ABSTRACT. Este artigo trata do controle robusto de sistemas afins com comutação com termo afim sujeito a incertezas, assegurando estabilidade assintótica de um conjunto de pontos de equilíbrio pré-especificados. Nesta classe de sistemas, o termo afim depende linearmente de um vetor incerto que pode ser usado, por exemplo, para modelar variações na entrada e na carga em conversores de potência cc-cc. O objetivo é projetar uma função de comutação que governe as trajetórias do sistema em malha fechada para um ponto de equilíbrio incerto, mas parcialmente conhecido, em um contexto caracterizado pela falta de informação devido à incerteza. O problema de projeto de controle é decomposto em dois subproblemas descritos por desigualdades matriciais lineares. Um exemplo acadêmico composto por dois subsistemas instáveis de terceira ordem ilustra os resultados teóricos. Além disso, o controle de um conversor flyback cc-cc é usado para comparar os resultados apresentados com outros existentes na literatura.

ABSTRACT. In this paper, an iterative procedure is proposed to design decentralized robust controllers for multivariable systems, based on the effective transfer function (ETF). The uncertainties in the process are taken into account using the multiplicative model, represented by a weight transfer function matrix. An $\mathcal{H}_\infty$ optimization is applied to the ETF of each loop in order to obtain decentralized controllers that achieve robust stability and nominal performance. In the iterative procedure, the ETF is calculated and a weight is adjust to improve the performance of the system, in order to achieve better results. The procedure was validate with simulation studies and an experiment performed on a temperature process.

ABSTRACT. Este trabalho propõe condições baseadas em desigualdades matriciais lineares para consenso de sistemas multiagentes homogêneos sujeitos à distúrbios e incertezas na topologia de comunicação entre agentes. O problema de consenso é tratado como um problema de estabilização e um controlador com realimentação dinâmica de saída e ordem completa é projetado para garantir estabilidade com desempenho H infinito. Os resultados são ilustrados por meio de simulação numérica e mostram a efetividade do método proposto.

ABSTRACT. Este artigo propõe um algoritmo iterativo baseado em desigualdades matriciais lineares (LMIs) para a síntese de controladores por realimentação de estados por meio da compensação paralela distribuída de sistemas nebulosos Takagi-Sugeno utilizando funções de Lyapunov polinomiais homogêneas no estado. A técnica proposta explora condições LMIs nas quais os ganhos de realimentação de estado aparecem de forma linear, de modo que estes podem ser tratados diretamente como variáveis de decisão do problema de otimização, possibilitando a imposição de limitações de magnitude dos ganhos de modo imediato. A utilização da taxa de decaimento como função objetivo do controlador projetado também é uma extensão imediata do algoritmo iterativo, visto que este se utiliza de uma relaxação diretamente relacionada a tal critério de desempenho. Exemplos numéricos são empregados para a comparação do método proposto com outra técnica disponível na literatura baseada em funções de Lyapunov quadráticas, demonstrando as vantagens da técnica proposta.

ABSTRACT. In this paper, a new switched static output feedback controller design for uncertain linear time-invariant (LTI) systems is proposed. The approach chosen for the design of static output feedback gains is based on the two-stage method, which consists in first obtaining a state feedback gain matrix which is then used as an input parameter for the design of the desired static output feedback controller at the second stage. The proposed strategy considers performance improvement regarding the specification of the minimum decay rate. The solution for the investigated problem is presented in terms of linear matrix inequalities (LMI) obtained using Finsler’s Lemma. The obtained results are compared with a robust static output feedback method, in a controller design and practical implementation for a real active suspension system.

ABSTRACT. O presente artigo tem por objetivo principal apresentar um método bioinspirado, conhecido como algoritmo Twiddle, em conjunto com método numérico de resolução para determinação das resistências que compõem o modelo elétrico equivalente de diodo único, proporcionando a simulação do comportamento de módulos fotovoltaicos em ambientes computacionais. Evitando amostragens com grande volume de dados, restringiram-se os dados de entrada em quatro parâmetros a partir de consulta ao catálogo do fabricante: tensão de máxima potência (V_{mp}), corrente de máxima potência (I_{mp}), corrente de curto-circuito (I_{sc}) e tensão de circuito-aberto (V_{oc}). A modelagem permite a construção das curvas características IV e PV, podendo ser avaliadas em cenários de variação de temperatura e irradiação solar. Para validação dos resultados, adotou-se o módulo fotovoltaico Kyocera KC200GT para modelagem e comparação com outras publicações disponíveis na literatura. As curvas características obtidas apresentaram erro nulo no ponto de máxima potência e discrepâncias menores que 0,1% nos quatro parâmetros principais, quando existentes.

ABSTRACT. This article proposes a computational approach applied to the classification of Electric Power Quality Disturbances (PQD), which are based on the Variational Mode Decomposition (VMD) and the Random Forest (RF) classifier algorithms. Firstly, nine parametric equations-based different signals were generated. Variational mode decomposition (VMD) has been used to decompose the signals into various intrinsic mode functions (IMFs). Seven statistical characteristics were extracted from the instantaneous amplitude (AI) of the decomposed IMFs. The RF model is then developed to classify PQD based on these characteristics. The proposed approach is validated by analytical results, where the classifier accuracy was 99,71\%. It confirms that the proposed analysis is capable of providing necessary and accurate information for PQD.

ABSTRACT. Motores elétricos são os equipamentos de maior ocorrência em plantas industriais, e os rolamentos são os componentes mais vulneráveis à falhas. Considerando a importância de os motores elétricos operarem em boas condições de conservação para a manutenção da continuidade do processo de produção dos parques industriais, esse trabalho investiga e compara o desempenho de diversas arquiteturas de classificação quando aplicadas ao diagnóstico de falhas em rolamentos. Para a construção dos modelos 13 descritores estatísticos foram extraídos dos sinais de vibração disponíveis no conjunto de dados Paderborn. Os modelos foram construídos no domínio do tempo e no domínio tempo-escala com a utilização da transformada wavelet, e foram aplicados os algoritmos k-NN, Support Vector Machine (SVM) e Árvore de Decisão (AD). Os desempenhos dos modelos foram avaliados com a utilização das métricas de acurácia, precisão, sensibilidade, especificidade e F1-score. O resultado médios obtido em todas as configurações dos classificadores foi em torno de 98%.

ABSTRACT. The great current demand for photovoltaic electric energy generation has required the search for solutions to problems of operation of such systems. Among these, the so-called atypical photovoltaic string operating conditions stand out, leading the system to a loss of efficiency in its generation capacity or even to severe failures. Regardless of the cause of the atypical string condition, its effect is somehow registered in the electrical generation itself. Each causative factor results in an electrical signature, which allows it to be identified. Thus, the objective of this article is to identify the operating condition of a photovoltaic string among twenty possible states, one is the normal condition, and the others are atypical ones. It is used a non-intrusive monitoring method based on the use of electrical voltage and current samples generated by the PV string itself. A multistage classification methodology is adopted to divide a complex problem into smaller and less complicated sub-problems. Therefore, they are considered two classification stages and, in each one, the K-nearest Neighbors, Support Vector Machine, and Multi-Layer Perceptron classification technics are used. The results achieved led to an average accuracy of 93.9% when using the classifier with the best performance in each subproblem treated.

ABSTRACT. Now a days, more and more the companies need to invest in new information and control technologies to ensure operation, management and performance. This text presents a research and development project that demonstrated the strategic advantage in the use of innovative techniques of Artificial Intelligence, Machine Learning and Robotic Process Automation (RPA-software robots) in administrative and regulatory activities in an energy distribution utility. The combination of these cutting-edge technologies was implemented in two company processes, the application cases reported in the following text. These cases demonstrate how these technologies can be used to add value to companies in short-, medium- and long-term benefits.

ABSTRACT. A estimação de parâmetro de sistemas que operam interconectados requer não apenas acurácia, mas também a preservação de propriedades intrínsecas ao sistema físico, como a passividade, de tal forma que modelos que não garantem a propriedade podem incorrer em comportamento instável em simulações no domínio do tempo. Este trabalho tem como objetivo principal a aplicação de um algoritmo 4SID para estimar modelos passivos em espaço de estados, a partir de dados de resposta em frequência. Para isso, formulam-se equações de reforço de passividade como restrição do problema de otimização por meio de LMIs para alcançar uma solução globalmente ótima e passiva. Uma metodologia de ponderação, também formulada como LMI, é incorporada ao código de modo a melhorar a aproximação entre a resposta do modelo e os dados no domínio da frequência. Um estudo de caso utilizando dados experimentais medidos de um transformador de potência é apresentado para mostrar e validar a abordagem proposta. Os resultados revelam que o algoritmo proposto resolve problemas de imposição de passividade em uma única etapa sem interações e é capaz de estimar com sucesso modelos passivos através de algoritmos 4SID.

ABSTRACT. Com as crescentes oportunidades nas mais diversas áreas da engenharia associadas a veículos autônomos, muito se tem estudado acerca da aplicação de sensores inerciais de baixo custo, em especial, do tipo Sistemas Micro-Eletro-Mecânicos (MEMS). Porém, a reconhecida predominância de erros estocásticos em tais sensores torna-se um entrave, uma vez que a maioria das documentações fornecidas pelos respectivos fabricantes mostra-se incompleta. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo investigar a técnica de variância de Allan (AV) para fins identificação da natureza dos erros estocásticos de unidades de medição inerciais (IMU). Além disso, é avaliado um modelo em espaço de estados no tempo discreto capaz de reconstruir esses erros a partir das características estocásticas identificadas para os sensores inerciais. Por fim, uma versão otimizada da técnica supracitada é proposta, a qual é capaz de refinar o modelo dinâmico dos erros estocásticos, bem como sua correspondência com as AVs experimentalmente levantadas para os sensores inerciais. Resultados experimentais, baseados na coleta de dados de diferentes IMUs de baixo custo disponíveis comercialmente mostram que os modelos e as técnicas abordadas são capazes de estimar adequadamente o comportamento de tais erros e, portanto, garantir a adequada sintonia de eventuais estimadores (como o filtro de Kalman, por exemplo), quando da fusão de IMUs com sensores auxiliares para fins de navegação integrada multi-sensorial.

ABSTRACT. O atrito é um dos principais desafios na área de robótica, mais especificamente em robôs manipuladores, afetando a duração de vida e a performance do sistema. A presença de aspectos complexos e não lineares neste fenômeno torna sua modelagem de difícil concepção. Neste trabalho apresentamos uma bancada experimental original composta de um motor e de um elo unidos por uma junta flexível. Por meio de medições experimentais busca-se encontrar o modelo de atrito que melhor represente o servossistema desenvolvido. Assim, o processo de identificação do tipo Caixa Cinza é utilizado para otimizar os diferentes parâmetros dos modelos de atrito. Através dos dados são identificados os parâmetros dos diferentes modelos de atrito usando o método de shooting. Em seguida os diferentes modelos são comparados. Observamos que os modelos que consideram o maior número de fenômenos do atrito têm uma melhor performance.

ABSTRACT. This work presents a modeling method for linear parameter-varying (LPV) system of a fuel oil injection plant of a 360 MW thermoelectric generating unit. The modeling of this system receives little attention from the literature and can be a relevant contribution for a more economical and sustainable operation of the boiler start-up procedure. The LPV model uses as inputs the opening of the fuel valve and the number of open burners, the outputs are the fuel pressure inside the pipeline and its consumption. The scheduling variable adopted is the number of open burners, considering its influence on the pressure and fuel oil consumption dynamics. The model was obtained through batch data collected from a real plant during its start-up operation.

ABSTRACT. Sistemas mecânicos de transmissão são frequentemente usados para converter a relação torque-velocidade e/ou transmitir potências para movimentos de diferentes naturezas. Na transmissão por engrenagens de dentes retos, as folgas no entredente podem causar efeitos que prejudicam a descrição da dinâmica do sistema como um modelo linear (não-linearidades) e, por vezes, precisam ser identificadas e compensadas. Este trabalho tem por objetivo identificar a não-linearidade causada pelas folgas no entredente de um par de engrenagens de dentes retos em um sistema de transmissão mecânica utilizando modelos NARMAX polinomiais, a abordagem proposta faz uso das semelhanças entre um sistema com backlash e um com histerese. Os resultados obtidos mostram que as técnicas já estabelecidas para identificação de sistemas com histerese também podem ser aplicadas a sistemas com falha backlash

ABSTRACT. This article aims to explain the application of a recent intelligent technique that is supported by the four basic operations of mathematics (+,−,÷,×) whose name is Arithmetic Optimization Algorithm (AOA). Therefore, the recent method is used, in this work, in order to solve the static planning of the expansion of electric power transmission systems, which is a complex issue, since it is a problem of Mixed Integer Linear Programming (MILP), presents several solutions and can lead to the phenomenon of combinatorial explosion due to the different alternatives. Finally, a comparison is made with the Genetic Algorithm (GA). All simulations were performed in the academic system IEEE 24 bus and the results show the applicability and efficiency of AOA in solving the problem in question.

ABSTRACT. Esse artigo apresenta um Fluxo de Potência Ótimo para minimizar o corte de carga na operação em regime permanente de microrredes ilhadas, trifásicas e desbalanceadas. Modela-se também a característica de droop dos geradores distribuídos conectados à microrrede através de Inversores Fonte de Tensão. Os limites de tensão, geração de potência e frequência também são considerados. Além disso, a dependência da carga e dos parâmetros das linhas também é incluída na modelagem. A metodologia é avaliada usando uma microrrede de 25 barras trifásica, ilhada e desbalanceada. Os resultados obtidos indicam que a consideração da dependência da carga com a frequência reduz no total de carga cortado.

ABSTRACT. Este artigo propõe um modelo de planejamento energético para sistemas hidrotérmicos baseado na otimização robusta. No modelo proposto, as incertezas nas vazões afluentes aos reservatórios do sistema são tratadas por meio da abordagem de otimização robusta, em que as vazões afluentes são tratadas como variáveis e otimizadas dentro de uma faixa de valores denominada de conjunto de incertezas. As políticas de geração e operativa obtidas pelo modelo ficam "imunizadas" contra as incertezas nas vazões afluentes, dentro do conjunto de incerteza previamente estabelecido, proporcionando maior segurança e confiabilidade operativa ao sistema. Os resultados obtidos a partir de 100 processos de simulação das decisões calculadas pelo modelo proposto mostram a robustez das decisões obtidas, as quais ficam 100% imunizadas na faixa da região de incerteza, conforme esperado.

ABSTRACT. O agendamento de intervenções em redes de transmissão de energia elétrica é uma das tarefas mais complexas desempenhadas pelo operador independente do sistema elétrico, o qual tem a responsabilidade de aceitar, rejeitar ou reprogramar as solicitações de desligamento planejadas pelos agentes proprietários dos equipamentos a serem desligados. Tais solicitações, se aprovadas, podem levar a problemas operativos, o que deve ser previamente analisado pelo operador independente. Caso necessário, o operador deve definir uma agenda de desligamentos que venha a conciliar a sua realização dentro de uma dada janela de tempo, sendo desejável que isto aconteça preservando ao máximo a segurança operativa. A complexidade do problema reside na sua natureza combinatória, uma vez que a combinação de horários possíveis para realizar os desligamentos pode ser extremamente grande. Este trabalho propõe uma metodologia para o agendamento ótimo de intervenções em redes de transmissão, que busca identificar uma agenda de desligamentos que, em uma dada janela de tempo, preserve ao máximo a segurança operativa.

ABSTRACT. A crescente integração de energias renováveis e a adoção de novas tecnologias tornam o balanço da oferta e demanda um desafio. Além disso, a alocação de recursos energéticos distribuídos na rede elétrica tem potêncial de formar regiões ilhadas, como uma micro-rede (MG). Na MG, quando a carga excede a capacidade de geração, há uma operação ineficiente do sistema, logo conhecer os padrões de demanda necessários é fundamental. O agrupamento da carga elétrica de um área de estudo em categorias é uma técnica eficaz que permite encontrar relações de consumo dentro e entre os agrupamentos. Este artigo apresenta e compara a aplicação de dois métodos para identificar agrupamentos de cargas elétricas em redes de distribuição usando sistemas de informação geográfica: DBSCAN; e k-means. A densidade de carga e distância elétrica demostram ser fatores eficazes de ajuste e seleção. O desempenho dos métodos é avaliado na área de cobertura de três subestações de distribuição de uma concessionária de energia Equatoriana. Os resultados apresentam aglomerados de cargas que maximizam a homogeneidade e proximidade tanto elétrica quanto geográfica, o que representa um recurso de apoio no processo de planejamento de MGs.

ABSTRACT. Diante do cenário de consolidação das Redes Elétricas Inteligentes (REIs), onde a presença de cargas não lineares e novas formas de geração de energia elétrica se tornam cada vez mais expressivas, existe um grande potencial para o aparecimento de novos distúrbios. Além disso, considerando a enorme quantidade de dados provenientes dos medidores inteligentes, faz-se necessária a utilização de métodos de detecção de novidades nos sinais de forma de onda de tensão e corrente, a fim de preservar as informações relevantes e promover um armazenamento eficiente da informação. A Transformada de Stockwell (Stockwell Transform - ST) é uma distribuição tempo-frequência que tem mostrado grande capacidade de detectar novidades relacionadas a quebras de estacionariedade no sinal. Sendo assim, o presente trabalho descreve a utilização da ST para fins de detecção de novidades em sinais de Qualidade de Energia Elétrica QEE. A implementação dessa transformada em FPGA é proposta através da utilização de um processador Soft-Core para otimizar os recursos de hardware da FPGA. Além disso, é proposta uma estratégia de seleção de voices, a fim de diminuir a complexidade do algoritmo, bem como diminuir o tempo de processamento, mantendo-se a capacidade de detecção.

ABSTRACT. Nos últimos 10 anos indústria eólica têm se desenvolvido e intensificado os investimentos em estudos mais especializados. Buscando acompanhar essa crescente, muitos países têm intensificado o desenvolvimento de tecnologias para atender essa demanda, pois há um mercado latente em expansão e isto pode ser mensurado pelo aumento nas dimensões das turbinas e na capacidade de geração. À medida disso, técnicas desenvolvidas e como ferramentas de aplicação é um ponto para o uso de técnicas e técnicas, bem locais com abundância de recursos importantes. Medições diretas, no geral, exigem um alto custo de instalação e manutenção das torres. Esse problema se amplia em países com uma extensa área territorial, como é o caso do Brasil, que necessitaria da instalação de um grande número de torres para uma estrutura mais completa. Neste artigo aborda as atividades analisadas para a elaboração de uma solução de geração de energia e telecomunicação, no formato de uma corrente contínua.

ABSTRACT. Dentre as diversas topologias propostas pela literatura para emulação da inércia em conversores eletrônicos, a tecnologia synchronverter tem se destacado devido à versatilidade de sua operação em variadas aplicações. A partir das aplicações apresentadas na bibliografia, o presente trabalho visa apresentar diferentes possibilidades de incorporar a estratégia synchronverter para conexão de recursos energéticos distribuídos à rede, de turbinas eólicas a veículos elétricos, além de mostrar como o synchronverter pode facilitar a disseminação de redes HVDC, microrredes CC e ainda operar como um STATCOM. Para aprofundar o entendimento da tecnologia, será realizada uma ponderação sobre os parâmetros do synchronverter.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma versão para o método do fluxo de potência via injeção de corrente desacoplado rápido, versão BX. É apresentado um estudo comparativo entre algumas técnicas existentes na literatura para resolução do fluxo de potência baseados em equações de injeção de potência e em equações de injeção de corrente. Foram apresentados resultados para diferentes valores de carregamento e relações R/X para os ramos. Em sistemas maiores, para condições de carregamento próximo ao ponto crítico, o método proposto apresentou um desempenho superior ao método convencional.

ABSTRACT. A solução para esse problema consiste, basicamente, em minimizar os chaveamentos da rede buscando uma nova configuração, respeitando todas as restrições operacionais e religando o maior número possível de consumidores que ficaram sem atendimento devido a uma falta permanente. Muitas técnicas que tratam o problema apresentam soluções com um baixo tempo computacional e consideram as características práticas das redes reais de grande porte. Entretanto, poucos trabalhos da literatura consideram as funções e restrições da proteção no problema de restabelecimento de energia. Nesta perspectiva, este trabalho propõe incorporar as funções de proteção do relé de sobrecorrente de fase e neutro na metodologia base de um Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo em Tabelas (AEMT). Contudo, o artigo não irá tratar o sistema de proteção como uma restrição do problema, impedindo que boas soluções sejam selecionadas. Assim, considera-se neste trabalho uma abordagem adaptativa, ou seja, adaptando o sistema de proteção para as novas configurações da rede, quando estas violarem as restrições de proteção do sistema. Os resultados observados foram promissores e observou-se a importância de incorporar as funções de proteção dentro do problema considerando a abordagem adaptativa.

ABSTRACT. This paper presents a comparison method of passive devices which is applied to buck-boosttype converters with LC filters in order to ascertain the topology for the compact design of such devices in continuous conduction mode (CCM). Design engineers can use the proposed method of size comparison to achieve an efficient and compact buck-boost converter, since volume of the passive devices generally defines converter size. Furthermore, this paper confirms that there is no an unique converter for any specifications instead of that there is a certain topology for a given specifications. This work considers the following buck-boost-type converters: the classical, the interleaved and the three-state switching cell topology. The three-state switching cell is included to show its greater capability to reduce the filter sizes, especially for design with duty cycles of around 1/2. This paper shows also that the filter arrangement is an option to reduce the volume of passive devices and, additionally to provide non-dissipative clamping of the switching devices. In this study idealized mathematical analysis was performed to compare the buck-boost-type converters.

ABSTRACT. The Finite-control-et Model Predictive Control (FCS-MPC) when applied for voltage control in a Boost converter presents limitations due to the non-minimum phase characteristics of this system (NMP). Therefore, setting an adequate cost function is essential for the success of the control strategy in short-time prediction horizons. In this work, the performance of the FCS-MPC applied to the Boost converter is compared among different cost-functions configurations. In a first scenario, the traditional voltage cost function is compared with two distinct proposals made by the authors: a multivariable voltage and current cost function, and a current-based function that perform indirect voltage control. In a second scenario, model corrections are made as proposed by Villarroel et al. (2019) for the delays caused by the non-minimum phase. The converter is software-simulated using Matlab/Simulink and the results obtained shows that the use of the multivariable cost function alone does not solve the optimization problem caused by the non-minimum phase characteristic. However, when the system is indirectly controlled using current control, or else when is operated with FNM corrections, the FCS-MPC demonstrated to be able to optimize the system output with low steady-state errors. Furthermore, the use of the multivariable cost function with corrections slightly improves the output voltage oscillations while maintaining a very fast transient response characteristic.

ABSTRACT. Este artigo apresenta o estudo e desenvolvimento de um conversor CC-CC bidirecional alimentado em corrente através de indutores acoplados que utiliza a técnica de phase shift para controlar o fluxo de potência. A topologia original, da qual foi concebida esta versão em análise, utiliza modulação por largura de pulso como técnica de acionamento das chaves, porém neste trabalho é adotada a técnica de deslocamento de fase (do inglês, phase shift). A mudança proposta tem a vantagem de tornar mais simples o controle do fluxo de potência, além de garantir, naturalmente, o funcionamento de parte das chaves com comutação suave do tipo ZVS. O princípio de funcionamento e análise matemática da característica de potência do conversor, bem como seu modelo dinâmico são apresentados. Um exemplo de projeto com tensão de entrada, tensão de saída e potência, respectivamente, de 28V, 180V e 500W é proposto. Resultados de simulações são apresentados com o propósito de comprovar a análise teórica desenvolvida.

ABSTRACT. This work proposes a non-isolated single-switch DC-DC converter based on the integration of the classical single-ended inductance converter (SEPIC) and Zeta topologies using the graft technique. The resulting topology can provide high step-down or high step-up depending on the rated duty cycle. It also shows some interesting advantages, that is, both the input and output stage currents are non-pulsating with low ripple, resulting in low electromagnetic interference (EMI) levels. A thorough mathematical analysis is derived, from which it is possible to obtain simulation results aiming at validating the theoretical assumptions.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma topologia de conversor CC-CC de dois módulos baseada na estratégia macro/micro visando obter uma resposta rápida aliada à baixa ondulação na tensão de saída e mitigação de perdas por comutação. O projeto do conversor em regime estático é apresentado, bem como o desenvolvimento de uma estratégia de controle desacoplada para cada módulo. O projeto do conversor foi validado com uso de simulações no software PSIM.

ABSTRACT. Este artigo trata do projeto e controle de um novo atuador elástico em série rotacional (AESr) para o acionamento da junta do quadril do exoesqueleto Exo-TAO. O atuador proposto é constituído de um motor DC "plano", um redutor harmônico e uma mola torcional personalizada. Um controle de torque é implementado para garantir uma interação segura e complacente com o usuário. Experimentos com o Exo-TAO, configurado com impedância zero, mostraram que um indivíduo saudável pode andar vestindo o exoesqueleto com conforto razoável e padrão de marcha próximo ao natural.

ABSTRACT. The integration of machines and devices is highlighted in current industrial processes, especially in those where robotic manipulation is present. Manipulators are versatile automation solutions, capable of perform a wide range of tasks just by changing their tool and programming. In the robotics laboratory of CEFET-MG Divinópolis, a Comau Smart5 SiX robot is available and was used as a basis for a simulation application in a previous academic work. To provide continuity, it was proposed the development of a manipulation tool to validate the results of a cube stacking task. With that in mind, this paper aimed to complement a robotic cell, through the design, construction, programming and testing of a two-finger parallel gripper, compatible with the mentioned manipulator. This was done through a theoretical study to design the parts, followed by 3D modeling, manufacture and assembly processes. Electronic drive circuits were produced, in addition to control and communication algorithms. Thus, it was obtained a versatile and low-cost tool, capable of meeting the defined specifications.

ABSTRACT. Animais possuem a capacidade de locomoção em terrenos não estruturados. Na robótica é estudada esta capacidade para execução de tarefas em ambientes industriais, de mineração, petrolífero e de desastres. Porém, para um robô executar esta locomoção de forma eficiente em diferentes ambientes, é necessário o planejamento dos passos assim como o controle sincronizado das suas pernas. Este artigo considera um robô quadrupede com pernas modeladas por meio das equações de Euler-Lagrange. Cada perna possui um controle de impedância que recebe trajetórias de referências dos padrões de marcha por meio de curvas de Bézier de 6º grau. O controle das pernas e o padrões de marcha foram implementados no Matlab e simulados no CoopeliaSim utilizando o motor de física realista Vortex. Os resultados obtidos na simulação demonstram que o controlador proposto consegue rastrear a curva de Bézier utilizada como referência, fazendo com que o robô se movimente com os padrões de marcha de caminhada estática e trote, possuindo complacência a forças aplicadas nos pés.

ABSTRACT. Aplicações com robôs autônomos tem desempenhado um papel importante na indústria e na vida cotidiana. Dentre elas, as atividades de manipulação e deslocamento de objetos se destacam pela ampla variedade de possíveis aplicações. Essas atividades em ambientes estáticos conhecidos podem ser implementadas por meio de lógicas previstas pelo desenvolvedor, porém isso fica inviável em ambientes dinâmicos. Para tornar um robô aplicável nessas situações, técnicas de Aprendizado de Máquinas têm procurado substituir a programação pré-definida pelo processo de ensinar o robô como agir, utilizando por exemplo algoritmos de Aprendizado por Reforço (AR). Este artigo apresenta a implementação de dois algoritmos de AR, Deep Deterministic Policy Gradient (DDPG) e Proximal Policy Optimization (PPO). Na validação dos agentes treinados em ambiente simulado, foram considerados a recompensa de cada episódio e sua duração no decorrer do aprendizado. Os resultados demonstram que o DDPG teve uma convergência mais rápida do aprendizado em atividades mais simples, porém se a complexidade do problema aumenta, pode não obter um comportamento satisfatório. Já o PPO consegue resolver problemas mais complexos, entretanto limita a taxa de convergência para o melhor resultado a fim de evitar instabilidade no aprendizado.

ABSTRACT. A robótica ́e uma ferramenta que engloba conceitos de automação, controle, eletrônica e programação, utilizada no ensino através de módulos e plantas didáticas. No intuito de desenvolver um sistema de baixo custo para o ensino de robótica, este trabalho apresenta a construção de um robô holonômico com três rodas omnidirecionais. Para esta construção, descreve-se uma análise matemática do sistema, além de soluções físicas, mecânicas e nos sistemas eletrônicos e de programação. O protótipo elaborado possibilita aplicações de controle clássico, sensoriamento e controle remoto, planejamento e navegação, entre outros na área de robótica.

Robotics is a tool that encompasses concepts of automation, control, electronics and programming, widely used in teaching through modules and didactic plants. In order to develop a low-cost system for teaching robotics, this work presents the construction of a holonomic robot with three omnidirectional wheels. For this construction, a mathematical analysis of the system is described, in addition to physical, mechanical and electronic and programming solutions.The prototype developed allows applications of classical control, sensing and remote control, planning and navigation, among others in the robotics area.

ABSTRACT. A principal desvantagem da identificação de Sistemas de Eventos Discretos com o objetivo de detecção de falhas é que se o sistema for composto por vários subsistemas com comportamento concorrente, pode ser necessário registrar uma grande quantidade de dados para obter o modelo monolítico, com o objetivo de garantir que uma grande parte do possível comportamento do sistema livre de falhas foi observada. Nesses casos, podemos utilizar uma técnica de identificação distribuída, em que são obtidos modelos para o comportamento livre de falhas dos subsistemas, e então esses modelos são executados em paralelo para detecção de falhas. Neste trabalho, apresentamos um método para identificação de subsistemas concorrentes baseado apenas na observação dos sinais de entrada e saída do controlador. Uma planta virtual, simulada usando um software de simulação 3D e controlada por um controlador lógico programável, é usada para ilustrar o método proposto e comparar as eficiências dos métodos de detecção de falhas usando os modelos de subsistema e o modelo monolítico.

ABSTRACT. No Brasil, a piscicultura nos últimos anos desenvolveu-se de maneira intensa, tendo como virtude o aumento da produção e a profissionalização do setor. Para isso, faz-se necessário o estudo de desenvolvimentos tecnológicos para monitorar a qualidade de água para reduzir as perdas no setor. O objetivo geral deste trabalho é construir um protótipo de um sistema para monitorar a qualidade da água e atuar em aeradores comerciais na piscicultura, visando fornecer aos piscicultores informações de como está a qualidade da água para a produção de pescados em suas propriedades. Um protótipo foi desenvolvido e validado.

ABSTRACT. Neste artigo, abordamos o problema de controle supervisório de Sistemas de Eventos Discretos em Rede no qual a transmissão de ocorrências de eventos da planta para o supervisor e de ações de controle do supervisor para a planta são realizadas por meio de redes com vários canais de comunicação. Supõe-se que os canais de comunicação são sujeitos a atrasos limitados, sendo os atrasos máximos determinados individualmente para cada canal. Por se tratar de uma estrutura com múltiplos canais, podem ocorrer alterações na ordem das observações e também pode haver situações em que uma mesma ação de controle do supervisor chegue a diferentes locais da planta com diferentes atrasos. Para lidar com tais efeitos, propomos uma nova modelagem baseada em autômatos e, com base nesse modelo, formulamos um problema de controle supervisório em rede, apresentamos uma condição necessária e suficiente para a existência de uma solução, e um teste para verificar a condição de existência apresentada.

ABSTRACT. Este artigo aborda o problema de opacidade da linguagem para uma classe de sistemas de eventos discretos cujas transições ocorrem dentro de um intervalo de tempo conhecido após o evento ser habilitado. Para tanto, é proposta uma nova classe de autômatos temporizados, os chamados autômatos com intervalos de tempo, nos quais um intervalo de tempo é associado a cada evento que rotula uma transição. Para tais autômatos, as operações de complemento, projeção, produto e composição paralela são redefinidas sem o uso do chamado refinamento por partição, que é usualmente utilizado na literatura. A definição usual de opacidade baseada em linguagem é estendida para esta classe de autômatos e um algoritmo para sua verificação é proposto.

ABSTRACT. Plantas de produção de hidrogênio (PPH) são infraestruturas que necessitam de tecnologias de automação para o monitoramento contínuo do status e execução dos dispositivos para assim aprimorar a disponibilidade da planta, promove segurança do processo e proporcionar qualidade constante do produto. O presente artigo propõe a modelagem formal do comportamento discreto e o projeto de estruturas de controle em malha-fechada da PPH do Parque Tecnológico Itaipu (PTI). A Teoria de Controle Supervisório (TCS) é empregada para o controle de subsistemas individuais da PPH, enquanto o funcionamento global é implementado por meio do controle sequencial de sua operação. Para modelagem do comportamento livre dos subsistemas e respectivas especificações de intertravamento e segurança, utilizou-se linguagem regular em forma de autômatos. As estruturas de controle, denominadas de supervisores, são obtidas pelo processo de síntese da TCS. O controle sequencial de produção do H2 baseia-se no conhecimento experimental traduzido em um fluxograma. Ambas as abordagens de controle são implementadas em controladores lógicos programáveis (CLP’s), seguindo uma metodologia de implementação da TCS, e testadas em uma bancada laboratorial que representa, sob o ponto de vista da dinâmica discreta da PPH, todos os seus equipamentos. Os resultados obtidos demostram a sistematização, flexibilidade e eficiência para realização do projeto do sistema de controle de um PPH, além de permitir a estruturação e comprovação em uma bancada laboratorial.

ABSTRACT. In port operations, one of the activities that most demand control and monitoring is the process of loading and unloading a ship. Safety in loading and/or unloading cargo on ships is a crucial element in port activities, and for this purpose there are a series of rules and regulations that determine how these procedures must be carried out. One of the main procedures is the mooring of vessels to berths. Aiming at monitoring the berthing of ships, this work aims to implement a prototype using distance sensors attached to the pier connected to the iMCP-HT32SX, which will continuously process information regarding the distance of the ship from the pier and send alert notifications via the Sigfox network to the operating teams.

ABSTRACT. O mundo esta cada vez mais conectado, isso faz com que seja necessário o desenvolvimento de técnicas capazes de garantir a privacidade e a utilidade da informação transmitida. Neste trabalho consideramos o problema de ofuscação de sistemas a eventos discretos que garanta diferentes níveis tanto de privacidade quanto de utilidade da informação gerada. O sistema é modelado como um sistema de transição rotulado que apresenta estados considerados secretos. O primeiro objetivo e manter a informação gerada pelo sistema útil para que usuários legítimos possam utilizar da mesma para tomada de decisões. Ao mesmo tempo, o segundo objetivo é esconder informações críticas a respeito dos estados secretos do sistema, porém, diferentemente das abordagens tradicionais apresentadas na literatura, consideramos o caso em que é possível para o ofuscador reportar a passagem por estados secretos. Desta forma, além de aumentar o número de sistemas capazes de serem ofuscados, esta abordagem dificulta notar a presença do ofuscador, uma vez que mantém a visão pública do sistema com o mesmo comportamento do sistema original. Para realizar a síntese do ofuscador utilizamos o software SynthSMV.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma célula de inspeção industrial que utiliza um robô manipulador de seis graus de liberdade para a automatização da tarefa de inspeção de peças automotivas de geometria complexa. Uma inspeção é definida como uma sequência de poses que devem ser visitadas em sequência, permitindo que uma câmera montada no efetuador do robô capture imagens de diferentes faces da peça. Os dois tipos de movimento mais utilizados por robôs industriais são implementados e comparados dentro em uma tarefa de inspeção. Uma delas é o controle cinemático para seguimento de trajetórias lineares no espaço Cartesiano, e a outra utiliza polinômios de quinto grau para gerar trajetórias no espaço das juntas. Os dois tipos de movimento foram testados em um ambiente de simulação que reproduz com fidelidade a célula de inspeção em questão. Resultados experimentais mostram que o movimento no espaço das juntas resulta em sinais de controle mais suaves quando comparados ao movimento linear, apesar de seguir uma trajetória imprevisível no espaço Cartesiano.

ABSTRACT. In this work, control structures for regulating mass flow in feeders in conveyor belt circuits are discussed, in mining processes, when the dead time is high. In this case, dead time consists of the difference between the instant of the event of change of feeder speed and the instant of the detection event of the effect of this change in the flow measurement scale of this equipment. The motivation of this work is the search to obtain an increase in operational safety, avoiding flow values above the nominal reference values of the equipment, and to achieve the optimal use of the capacity of the mass transport circuits. The following control strategies are evaluated: Proportional-Integral-Derivative (PID) controller, Internal Model Controller (IMC) and Smith predictor. It is concluded that the use of the structure with Smith predictor, with feed mass adherence of 99,26%, had the best performance.

ABSTRACT. Neste trabalho, considera-se o problema de controle e orientação de uma câmera tipo pan-tilt para a focalização de objetos em movimento. Por ser tratar de um sistema dinâmico não linear e multivariável, com acoplamentos nas variáveis de entrada, este trabalho apresenta e discute o projeto de uma lei de controle baseada no método de rejeição ativa de distúrbios (ADRC). Uma das principais vantagens do método ADRC é que este não exige o conhecimento exato dos parâmetros da planta e não depende das medidas dos ângulos de pan e tilt do mecanismo devido à utilização de um observador estendido que estima os sinais não mensuráveis dos estados e da dinâmica não modelada. Como uma contribuição ao estado da arte, este trabalho apresenta uma variação do método ADRC que pode ser implementada com um estimador de ordem reduzida. A eficiência do algoritmo de controle proposto é ilustrada por simulações numéricas e comparações com outras técnicas de controle.

ABSTRACT. In this work, we approach the control of non-holonomic mobile robots. We designed a backstepping controller project focused on the trajectory tracking of mobile robots. Furthermore, an asymptotic stability analysis based on Lyapunov’s theory was presented to guarantee the robot’s stability from tracking errors. Initially, we reproduce a combined kinematic torque control law developed using backstepping. Next, we approach a backstepping controller project to track non-holonomic mobile robots’ trajectories. The main objective of the addressed control algorithm is to design a robust output tracking controller. The kinematic tracking controller of a unicycle-type mobile robot is used to provide the desired linear and angular velocity values for the given trajectory. In this work, the simulation results show the effectiveness of the proposed non-linear controller in terms of precision and stability under a defined circular path.

ABSTRACT. Os sistemas de microrredes CC podem ser representados por sistemas de conversores em cascata. Esses tipos de sistemas são compostos por cargas de potência constante que podem levar o sistema a instabilidade. Nesse contexto, diversos critérios de estabilidade baseados em região proibida que avaliam o menor ganho de malha são usados para acessar a estabilidade do sistema. Este trabalho propõe-se avaliar a estabilidade de um sistema de conversores em cascata frente a alteração do projeto dos controladores. Tal avaliação foi realizada por meio do diagrama de Nyquist do menor ganho de malha do sistema por meio dos critérios de estabilidade de Middlebrook, margem de ganho e margem de fase e argumento oposto.

ABSTRACT. The allocation of wind turbines in a wind farm is a really important task, due to the fact that the positioning of wind turbines affects the power produced by the generator unit and consequently in the power converted into energy. In this sense, the present work proposes to find the best location of wind turbines in a wind farm considering different wind directions using the Grey Wolf Optimizer (GWO). The study considers the wake effect, different wind directions and their probability density functions. A case study present in the literature is used to evaluate the proposed methodology.

ABSTRACT. The load imbalance in the low-voltage grid phases compromises the load phases' stability also power quality provided to the final consumer. In this, sense, the phase-load-balance of the grid by dynamic switching, is an efficient way for this problem. However, it becomes to establish a long-lasting state of electrical load. This article proposes a phase balance local controller model (with combined algorithms) that considers beyond the current state of load monthly consumption (of final consumers grid) its twelve-step forward forecast. Providing, an optimal switching selection based on, the load consumption future state in the final consumer's phases. The model is developed in Hierarchical- Petri nets. The results point to an efficient attenuation of phase imbalance, applied to the three kinds of consumers (single-phase, bi-phase, and three-phase). Therefore, ensuring in low-voltage circuits, the load balance for long-duration as well as power quality.

ABSTRACT. This article presents the application of Higher Order Statistics for the extraction of characteristics of the inrush current phenomenon, together with Fisher's Linear Discriminant for the selection of characteristics with the greatest potential for distinction, in relation to steady-state and short-term events. circuit, as well as the application of the Neural Networks technique for the classification of these types of events. The modeling process of these events was carried out in the software APTDraw (Alternative Transient Program), having as an initial step the process of validating the simulation data, in relation to the real data measured in a 69/13.8kV Substation. The application of the techniques together resulted in a satisfactory distinction and classification of events, giving credibility to the efficiency of the application.

ABSTRACT. Obtaining electrical energy from wind emerges as a solution to environmental impacts and global warming concerns since its environmental impact is lower when compared to other forms of energy generation. However, this new iteration presents a dynamically different behavior, making the system operation increasingly challenging. Regarding the analysis of small-signal stability, it is important to identify how the increase of wind generation participation in the electrical matrix can impact on electromechanical oscillations damping ratio, which is typical of a predominantly synchronous system. For this purpose, this work evaluates the impact of increased wind penetration in the interconnected system on electromechanical oscillations from signals sampled by phasor measurement units. Prony's method is applied to the transient portion of the system's response to a disturbance, allowing the assessment of the increase in wind power impact, without the need to update the mathematical model representative of the system under analysis. Simulations are performed on the 39 bus system, evaluating different load levels and wind generation participation levels. The results show that there is an increase in oscillations damping ratio as there is an increase in wind generation participation, indicating a positive impact on this interaction.

ABSTRACT. This paper investigates the influence of considering the performance of different calculation of transmission line parameters on the lightning performance of line surge arresters. The lightning performance of a surge arrester installed in a typical Brazilian 138-kV transmission line is assessed, while transmission line parameters are calculated in 3 different ways namely: i) Carson formulation, ii) Nakagawa formulation considering the electrical parameters of the ground constant with the frequency, and iii) Nakagawa formulation considering the frequencydependent characteristics of soil. Taking as reference the results determined using the Carson formulation, it is shown that the Nakagawa formulation constant and dependent with the frequency can lead to possible incorrect prevision of insulation failure in lines partially protected by lightning surge arresters. According to the results, depending on the case, maximum differences of 6.01% and 6.42% can be found, respectively.

ABSTRACT. As turbulências atmosféricas do vento em parques eólicos são responsáveis pela perda de eficiência, esforços mecânicos adicionais nas turbinas e antecipação de manutenções e substituições de componentes. Neste artigo é apresentada uma revisão crítica atualizada do estado da arte das abordagens focalizando caracterizar estes fenômenos e as estratégias utilizadas para mitigar seus efeitos. É também importante ressaltar alguns conceitos meteorológicos e climáticos que são necessários para que haja uma melhor compreensão do assunto, tais como, turbulência do vento e efeito esteira, que serão esclarecidos ao longo deste trabalho, assim em diante, também é importante que sejam destacadas falhas mecânicas que podem ser ocasionadas por fenômenos desagradáveis, como as cargas de fadiga.

ABSTRACT. Neste trabalho foi avaliado o comportamento de um sistema de geração de energia eólica conectado à rede elétrica utilizando o gerador síncrono de ímã permanente (PMSG - Permanent Magnet Synchronous Generator). As potências ativa e reativa são controladas pelo conversor do lado do gerador (CLG) em coordenadas dq pela orientação do fluxo magnético do rotor, e no conversor do lado da rede (CLR) são controladas em coordenadas αβ através da tensão da rede elétrica. Um filtro ativo de potência (FAP) é adicionado ao CLR através de um algoritmo que permite compensar as componentes harmônicas presentes nas correntes da rede elétrica.Os resultados foram obtidos por meio do software de simulação computacional Matlab/Simulink. Dois estudos de casos são analisados para investigar a efetividade das técnicas de controle empregadas, em que no caso 1 o sistema eólico opera somente no controle das potências, e no caso 2 é adicionada a função FAP ao CLR. A taxa de distorção total (TDD - total demand distortion) da corrente da rede de 10,84 % (caso 1) foi reduzida para 1,37 % (caso 2) quando o gerador elétrico opera em suas condições nominais. Desta forma, as técnicas utilizadas no PMSG/FAP mostraram-se eficazes para a geração de energia eólica e melhoria da qualidade de energia.

ABSTRACT. Due to the three-phase induction machines (TIM) operation principle, the position control of this kind of motor is not trivial. Advances in power electronics, microprocessors technological improvements, and new control strategies have favored TIM control applications, increasingly more precise results. Position control allows the application of TIM in robotic manipulators, for example, replacing the more expensive DC machine. Thus, a Three-phase induction machine position control by indirect field-oriented strategy based on a back-to-back topology converter and Digital Signal Processor (DSP) is presented in this paper. An incremental encoder was used to obtain the angular position of the machine’s rotor. Proportional-Integral controllers were used in the position and speed control loops. Due to the high sampling frequency achieved (200 kHz), a hysteresis current controller was used. The experimental results obtained validated the adopted strategies.

ABSTRACT. O monitoramento do rendimento de motores na indústria é importante para certificar se a energia está sendo utilizada de forma eficiente. A busca por maior eficiência têm impulsionado os estudos de novas tecnologias e topologias que envolvem o acionamento de máquinas elétricas. Nesse contexto, surgiu a configuração da Máquina de Indução com Terminais Centrais Abertos (MITCA), que propõe a alimentação da máquina por dois conversores, sendo um em cada extremidade do enrolamento da máquina. Esta configuração possui inúmeras vantagens quando comparada aos acionamentos convencionais. Entretanto, na configuração em que os dois conversores compartilham o mesmo barramento c.c., pode ocorrer a circulação de correntes de sequência zero. Essa corrente, indesejada em algumas aplicações, é aqui utilizada, com vantagens, na estimação on-line da resistência de estator da máquina. Esse parâmetro é importante, entre outros, na implementação de determinadas técnicas de controle de alto desempenho, no monitoramento do rendimento e da temperatura do enrolamento. Essa é a proposta central desse trabalho. Após modelagem matemática a viabilidade, operacionalidade, e desempenho do método são avaliados por meio de simulações.

ABSTRACT. Automatic speech recognition is essential for machines to understand the content of words and sentences in a spoken language. Machine learning models known as deep neural networks are the focus of actual research in the artificial intelligence area, obtaining superior results compared with classical models and enabling the learning of features through unlabeled data. Despite the significant advance in applying these models to languages with a low volume of labeled data, there is still a barrier to the practical use of speech recognition models caused by the domain mismatch between training and inference data. This article proposes a methodology for simulating radio communication characteristics, enabling the development of datasets oriented to the robust training of neural models. The simulation was carried out through the implementation via software of a narrowband FM transmitter and receiver, together with the noisy communication channel. A state-of-the-art speech recognition architecture is also implemented and trained using advanced regularization techniques. When performing the training with the simulated data, it is was observed a relative reduction of 51.7% in the character error rate considering the most challenging noise level (SNR of 0 dB), with a similar decrease at all noise levels. We expected that the methodology developed in this work would open space to develop more robust speech recognition models with future applications in radio communication.

ABSTRACT. Neste trabalho, faz-se considerações sobre os fundamentos e a operação de um filtro de partículas baseado em estimação adaptativa inovativa para sistemas não lineares. Com o objetivo de mitigar a incerteza ou a falta de conhecimento das matrizes de covariância de ruído de processo e medição, o filtro de partículas alia-se à estimação adaptativa inovativa. Para tal propósito, a diferença entre as covariâncias de inovação teórica e medida é definida como uma aproximação que utiliza a média de uma janela móvel de estimação para o cálculo da sequência de inovação. Essa diferença é calculada continuamente, usando estimação adaptativa inovativa baseada na teoria da máxima verossimilhança para ajustar dinamicamente as covariâncias do filtro de partículas. Para ilustrar a eficiência e aplicabilidade do filtro em consideração, são realizadas simulações para estimar o estado de um alvo móvel considerando diferentes cenários. Os resultados das simulações mostram que o filtro considerado tem um bom desempenho em termos de robustez em comparação com o filtro de Kalman estendido e o filtro de partículas clássico.

ABSTRACT. Compressed Sensing (CS) is a technique that takes advantage of signal sparsity in a given domain and allows sampling with sub-Nyquist sampling rates. A device that implements the CS model is the Analog-to-Information Converter (AIC), which obtains an output that is a digitized and compressed version of the input. This paper presents CS principles, analysis, and results obtained for a dual-tone sine signal applied to a version of a Random Modulation Pre-Integrator (RMPI) AIC.

ABSTRACT. Depth sensing is essential to many robotic tasks, with mapping, localization and obstacle avoidance. In small robotic platforms, weight, volume and energy consumption limitations motivate the use of depth estimation using a monocular camera instead of depth sensors. This paper propose an approach for localization of autonomous mobile robots in an indoor environment using monocular vision aided by depth estimation maps from a single RGB input image applied to the concept of Transfer Learning linked to Convolutional Neural Networks (CNNs). The performance of classifiers in estimate the location was observed and compared using of a unique configuration of RGB-D images transformed into a mosaic image. The images were combined with the descriptive power of CNNs in the following scenarios: depth captured by the Kinect sensor and depth estimation generated by the AdaBins block. With the results, the performances of the classifiers were analyzed to evaluate the proposed approach.

ABSTRACT. In this work, a binary version of the Water Flow Optimizer (WFO) algorithm, called Binary Water Flow Optimizer (BWFO), is introduced addressing the feature selection problem. WFO is an evolutionary algorithm inspired by the way water flows in nature. In this new approach, the BWFO uses the laminar flow and turbulent flow operators in a binary version, using the accuracy of the Optimum-Path Forest (OPF) classifier as an objective function. The proposed approach is evaluated through a comparative analysis made with classical methods of dimensionality reduction, more specifically with the Principal Component Analysis (PCA) and Linear Discriminant Analysis (LDA) and with the metaheuristics Binary Water Wave Optimization (BWWO) and Binary Bat Algorithm (BBA). The computational results demonstrate that the approach is a valid and effective alternative for feature selection problems.

ABSTRACT. The Brazilian Sign Language (Libras) enables deaf people to understand and interact with others in order to facilitate their access to culture, knowledge and social integration. However, there are only few solutions to reduce the communication barrier between deaf and hearing people. In this work, we propose a solution based on deep neural networks for sign language recognition. This is an exploratory study in which signs in Libras (“Hello”, “Good morning”, and “Thank you”) are used in training, recognition and classification in continuous and real-time mode. We compared two machine learning models that were trained on the LSTM and BiLSTM neural network architectures. The results point to superior assertiveness of the LSTM model, with an accuracy of 84.71% compared to the 77.07% achieved by the BiLSTM model. Therefore, the LSTM architecture is more suitable for classifying the signals investigated in this study. Besides, its use in sign image recognition systems in Libras proves to be viable.

ABSTRACT. Em complexos mineradores de grande porte, os equipamentos em operação estão dispostos em uma extensa região geográfica e alguns destes equipamentos possuem restrições de locomoção, como escavadeiras, tratores e perfuratrizes. Por conta destas limitações, estes equipamentos necessitam de abastecimento nos seus locais de operação, por meio de caminhões tanque com infraestrutura de abastecimento, chamados comboios de combustível. Neste estudo é tratado o problema de roteamento destes comboios de combustível com o objetivo de minimizar a maior rota. Para resolvê-lo, foi proposto uma formulação de programação linear inteira mista. Esta formulação foi validada usando dados reais do Complexo Carajás, da Vale S.A, no Pará-PA. Os resultados mostraram que a formulação consegue encontrar boas soluções para o problema e pode ser utilizada como apoio à tomada de decisão.

ABSTRACT. Despite its advantages and the continuous growth of photovoltaic energy in the market, photovoltaic modules still have low efficiency in the generation of electric energy, which, in fixed module systems, is aggravated by the fact that the solar rays do not fall perpendicularly on the modules, causing their potential not to be used to its fullest. Seeking to solve this problem, optimization strategies have been created to maximize the power generation capacity of these modules. to analyze the efficiency and technical feasibility of implementing mobile mirrors coupled to photovoltaic modules to increase the use of solar rays in photovoltaic generation and reduce the shading effect. For the development of this research, two prototypes were assembled: the first one is a physical model simulating a residence with the system of movable mirrors, automatically controlled, using an Arduino development board, and the second one was built with a kit of photovoltaic modules with a nominal power of 345 W and, coupled to it, a mirror that remains mobile, allowing the rotation and desirable inclination. From the data collected, an average optimization of 19.1% was obtained in the generation and reduction of 31.12% of the shading effect through the redirection of sunlight with the mirror.

ABSTRACT. Este trabalho tem como objetivo identificar a ocorrência de erros grosseiros (EG) na medição de grandezas em sistema de distribuição de energia elétrica (SDEE). A metodologia proposta utiliza o Fluxo de Potência Ótimo Estendido (E-OPF) para estimar o estado do sistema e os Multiplicadores de Lagrange (ML) relacionados com o limite inferior e superior da variável medida. O valor do ML aumenta quando os limites das variáveis estão ativos e com ele calcula-se os índice de erro para o processamento de erros grosseiros no SDEE. Um estudo de caso com o Sistema de Distribuição de 84 Barras da Taiwan Power Company (TPC) modificado é utilizado para mostrar os principais pontos da metodologia proposta.

ABSTRACT. Complex data, and images in particular, are often represented as high-dimensional feature vectors. Therefore, traditional indexing techniques collapse, due to a phenomenon called the “dimensionality curse”. Pursuing effective and fast data retrieval through similarity queries, tuning strategies must be adopted. This work evaluates the dimensionality reduction techniques PCA and Compressive Sensing to reduce the similarity queries costs. The results reveal that proper configurations using PCA to reduce the dimensionality by up of 70% enables obtaining effective and faster similarity searches, achieving speedups at close to 3.5× faster, yet retaining a Jaccard Coefficient above 0, 95 of effectiveness.

ABSTRACT. Environment perception is one of the most complex tasks to be performed autonomously. Besides expensive sensors, many applications require high computational power, limiting the applicability of such solutions. This paper presents a solution for environment perception with monocular cameras, focusing on low processing costs for embedded systems or modern smartphone applications. The solution uses classical image analysis techniques (such as disparity maps and their U/V variants) with modern techniques (deep artificial neural networks) to detect and estimate the distance of objects in space. Experimental results showed good accuracy in distance estimation and significant improvements in object detection, and a runtime close to that of algorithms using only classical methods.

ABSTRACT. Este artigo tem como objetivo investigar o problema de projeto de controladores de realimentação dinâmica de saída para sistemas fuzzy Takagi-Sugeno (T-S) de tempo discreto em que as variáveis premissas são parcial ou completamente não medidas, ou seja, alguns estados não mensuráveis fazem parte das funções de pertinência. Pelo conhecimento dos autores, muito poucos artigos abordaram esse problema fora da abordagem baseada em observadores. O controlador de saída fuzzy pode ter um número diferente de regras fuzzy e um conjunto diferente de funções de pertinência do modelo T-S. As condições de projeto são expressas como desigualdades matriciais lineares (LMIs) com base em funções de Lyapunov fuzzy e uso de variáveis de folga introduzidas pelo lema de Finsler. A efetividade e aplicabilidade da metodologia são demonstradas através de exemplos numéricos.

ABSTRACT. We propose new convex conditions, formulated in terms of linear matrix inequalities, allowing the design of robust state feedback controllers for time-varying discrete-time systems under saturating actuators. We consider the case where the actuators can be saturated on both magnitude and rate, which leads to more complex but realistic conditions. Because of the nonlinearities, the regional input-to-state stability is employed, handling energy-bounded disturbance signals. The feasibility of the proposed conditions allows computing safe estimates of the initial conditions sets depending on the disturbance energy. Two numerical examples illustrate the proposal's application and serve to establish numerical comparisons with other approaches from the literature.

ABSTRACT. Este artigo investiga a estabilidade robusta de sistemas lineares incertos a tempo discreto com parâmetros pertencentes a intervalos. Diferentemente das técnicas disponíveis na literatura, o método proposto, formulado em termos de um algoritmo iterativo baseado em LMIs, trata os limites dos intervalos como variáveis de otimização e pode ser usado, por exemplo, para buscar a variação máxima admissível em torno de valores nominais de modo a preservar a estabilidade. Experimentos envolvendo análise de fragilidade de controladores e maximização de volume da região poliédrica centrada em parâmetros nominais são apresentados para ilustrar possíveis aplicações da técnica proposta.

ABSTRACT. Este artigo é inteiramente dedicado ao projeto do filtro ótimo H2 aplicado a sistemas com saídas medidas amostradas. Assim como o sistema, o filtro proposto também apresenta uma dinâmica híbrida. Neste sentido, uma forma natural de tratar este problema é o uso da abordagem híbrida. A partir da análise de condições ótimas conhecidas para o cálculo da norma H2, são derivadas condições convexas baseadas em desigualdades matriciais lineares diferenciais (DLMIs) para o projeto do filtro ótimo. Uma consequência imediata dos resultados aqui apresentados é que a condição de otimalidade sobre o projeto do filtro recai no caso particular do observador de estados. Dois exemplos ilustram os resultados obtidos.

ABSTRACT. This work addresses the problem of regional stability analysis of discrete-time linear systems subject to asymmetric control saturation. Conditions to assess the exponential stability of the origin using piecewise quadratic functions as Lyapunov candidates are proposed. Estimates of the region of attraction of the origin are obtained as level sets of those functions and additional conditions to obtain better estimates considering some size criteria are discussed. A numerical example shows the applicability of the proposed method.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta novas contribuições para o cômputo de um limitante da norma l1 e para a síntese de controladores de realimentação dinâmica de saída que asseguram um limitante da norma l1 para sistemas lineares discretos no tempo por meio de desigualdades matriciais lineares. A partir de condições suficientes para a estabilidade de um sistema auxiliar, um método iterativo com convergência local é proposto para o cálculo de um limitante para a norma l1 da resposta ao impulso do sistema original, com extensão direta para tratar sistemas incertos e síntese de controladores por realimentação dinâmica de saída de uma dada ordem. Diferentemente das técnicas existentes para análise e controle com critério l1, o método proposto prescinde da usual busca unidimensional e trata como variáveis de otimização os parâmetros do controlador, incorporando restrições de estrutura sem conservadorismo adicional. Exemplos numéricos ilustram o desempenho da abordagem proposta.

ABSTRACT. Offshore oil and gas production units need to treat and dispose their produced water respecting the limits and reference measurement methods imposed by current laws. The main index to be controlled of this treatment process is the Total Oil and Grease (TOG) in the water to be discarded, which has its official value available for only about 20 days after the disposal is carried out. This work evaluates two neural models with layers of ConvLSTM to estimate the TOG value from process variables, laboratory analysis and other data. Due to the dynamics of the process, data windows of 48 hours are used before the TOG value to be estimated. The results obtained indicate that the proposed models are as good as those presented in the literature, and better than simpler models to estimate the TOG value. These results corroborate the feasibility of using methods based on recurrent neural networks in the industry as a means to implement an online sensor capable of estimating the TOG and assisting in the decision-making of a platform operators regarding the continuity of water disposal to the sea.

ABSTRACT. O avanço das técnicas de aprendizado profundo tornou as tarefas de visão computacional mais precisas e rápidas ao contarem com redes neurais convolucionais e hardware mais potentes. Na indústria, a inspeção automática apoiada por esses métodos é capaz de oferecer manutenção constante e evitar acidentes em ferrovias. Dessa forma, este trabalho propõe a aplicação de deep learning e métodos de processamento de imagens para realizar a inspeção automática de rodeiros em vagões de trem. Mais especificamente, são medidos o tamanho da roda e a espessura da bandagem, além de localizar os parafusos de fixação dos rolamentos. A rede neural construída realiza segmentação semântica em fotografias fornecidas pela empresa de mineração Vale. Utilizando uma arquitetura U-Net, com a ResNet50 como backbone, a rede foi capaz de atingir 92,50% em mIoU e 97,52% em mPA, métricas adotadas para avaliação desta proposta. A etapa de pós-processamento recuperou os parafusos e aprimorou as métricas de avaliação, indicando o sucesso da inspeção proposta.

ABSTRACT. Estimated Losses on Doubtful Accounts (ELDA) in companies is an attractive field for investigation due to the percentage of profits it represents. The objective of this work is to find a machine learning model to predict on which day the customer will pay the energy bill in order to maximize the company's profit. To evaluate the proposed methodology, experiments were carried out using real data from customer invoices. The results of the models were compared with each other and statistical analysis was performed to verify if there is a significant difference between them. The results achieved indicate that the application of the proposed modeling is promising.

ABSTRACT. Skin cancer is the main type of cancer that affects people all over the world, being melanoma the most feared, due to its rapid spread throughout the body. If it is detected in the early stages, the chance of healing is up to 96\%. Due to this, approaches to help the clinicians in the correct diagnosis, as well as that focused on the explanations, have been largely explored. In this context, this paper aims to build a binary classification of skin moles model using the ResNet50 and explain its prediction by comparing two known explainer tools LIME and Decision Trees (DT). The ResNet50 architecture achieved results of about $92\%$ in terms of accuracy and up to $91\%$ in sensibility and specificity. When LIME and DTs were compared, both presented good fidelity, but through visual analysis, DT performed better in terms of stability. LIME varied in two of the 5 images from the benign and in one from the malignant lesion. As important as generating good classification models is providing clinicians with good explanation models that are intuitive and consistent.

ABSTRACT. The majority of mechanical components went through a machining process during their manufacturing. Therefore, manufacturing processes with inadequate condition tools are likely to induce unexpected operational interruptions, accidents, product quality, and economic losses. Accordingly, the ability to classify fault imminences can result in cost reduction, along with productivity and safety increase. This paper aims to discuss an autonomous model based on the Self-Organised Direction Aware Data Partitioning Algorithm (SODA) and machine learning techniques, including time series Feature Extraction based on Scalable Hypothesis tests (TSFRESH), to solve this problem. The model proposed in this work can identify the patterns that distinguish the cutting tool's flank wear in a multi-class scenario as adequate, intermediate, and inadequate conditions, achieving satisfactory performances in all cases and allowing to prevent fault occurrences.

ABSTRACT. Este trabalho aborda o problema do monitoramento distribuído das redes de distribuição de água com foco na detecção de vazamentos, utilizando simulação computacional de redes de distribuição de água e técnicas de aprendizado de máquina. A técnica de aprendizado de máquina implementada é baseada em Redes Neurais de Grafo, estruturas que consideram não apenas as variáveis medidas pelos sensores, mas também a disposição espacial dos pontos da rede e assim fornecendo indicativos da localização dos possíveis vazamentos. Um estudo de caso foi desenvolvido para a avaliação da capacidade do algoritmo. Um modelo hipotético de rede de distribuição de água foi estabelecido em ambiente de simulação computacional, de forma a viabilizar a coleta de dados em diversos cenários de operação, especialmente situações de vazamentos em diferentes localidades. Os resultados iniciais mostram que a abordagem baseada em grafos é uma metodologia viável de detecção de vazamentos.

ABSTRACT. Neste artigo consideramos um problema de filtragem a horizonte finito para sistemas lineares com saltos Markovianos a tempo discreto. Assumimos que apenas a saída e os parâmetros de salto estão disponíveis para o filtro, e o objetivo é obter uma fórmula de “previsão-correção” que seja ótima entre os filtros Markovianos. Como no caso sem saltos, mostramos que um filtro ótimo pode ser obtido a partir de um conjunto de equações a diferenças de Riccati acopladas entre si, associadas ao problema de filtragem. Quando há apenas um modo de operação, nossos resultados coincidem com o filtro de Kalman padrão.

ABSTRACT. Real-time fault detection and isolation capability has become a competitive differential for modern, complex systems due to the increasing demand for higher levels of both reliability and safety. The use of health monitoring algorithms can be considered a powerful decision support tool and a key enabler for new maintenance and logistic strategies in which decisions are made based on the estimated health condition of the systems under consideration. This paper presents a fault detection and isolation (FDI) algorithm for non-linear systems based on a multiple-model architecture. The Extended Kalman Filter (EKF) is used as a robust residual generation tool while the Autonomous Multiple Models (AMM) algorithm is used as a residual evaluation tool. Numerical experiments are conducted to assess the performance and the limitations of the proposed algorithm. The study covers an assessment of the algorithm sensitivity to different failure intensities and also its response to failures not initially considered in the fault detection and isolation system architecture.

ABSTRACT. This paper explores the problem of position and speed estimation of a target using satellite-based measurements in a Lie Group Kalman-like filter. The filter employs an intrinsic formulation of a nearly constant velocity model based on the Frenet-Serret frame, embedded in a Lie Group structure. It stands as a more suitable model for the kinematics of a target in space than the usual Euclidean model, since it induces a banana-shaped distribution instead of the typical ellipsoidal provided by Gaussian schemes. The paper presents numeric experiments using a real application dataset to evaluate the performance of the proposed filtering scheme against the standard approach in Euclidean representation. A differential GNSS solution provided by commercial software furnishes the ground truth. The results indicate a better performance of the proposed Lie Groups filtering scheme.

ABSTRACT. Modelos de sistemas dinâmicos são essenciais para realizar testes e determinar comportamentos de sistemas reais em diversas situações, mas a sua determinação muitas vezes é complexa. O presente trabalho apresenta o uso de uma rede neural LSTM (Long-Short Term Memory) para identificar um sistema de tanques. São apresentados os resultados do treinamento de dois modelos, um com uma rede neural única e outro com uma rede neural dividida e os resultados demonstram que para o problema abordado, o uso do modelo com rede neural dividida consegue atender o propósito de simular o sistema de tanques com baixo erro (na ordem de poucos milímetros) entre o valor real e o estimado pelo modelo, tanto para a abordagem de predição quanto de simulação.

ABSTRACT. O avanço da eletrônica permitiu o desenvolvimento de vários tipos de efeitos de áudio, sobretudo aplicados à instrumentos musicais. Um desses efeitos é a distorção, que moldou o som da guitarra elétrica como conhecemos nos dias de hoje. Equipamentos que forneciam tal efeito foram se tornando mais robustos e compactos, aliados a uma maior diversidade de timbres. A eletrônica digital permitiu a criação de equipamentos que contêm vários destes efeitos, chamados de pedais multi-efeitos, e unidades que podem modelar efeitos. Um dos desafios no desenvolvimento destes equipamentos é replicar com fidelidade o som de distorções famosos. Para tal objetivo, pode-se modelar o efeito desejado através do conhecimento total do seu circuito eletrônico ou através da modelagem a partir da identificação do sistema em questão. Este trabalho propõe a modelagem digital do pedal de distorção BOSS Blues Driver a partir da identificação do modelo paramétrico utilizado. O modelo utilizado é baseado em um modelo de Wiener-Hammerstein e seus parâmetros foram otimizados por um algoritmo genético. Os resultados das simulações foram avaliados pelo cálculo de erro no tempo e por um teste auditivo cego envolvendo 30 pessoas.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta a implementação do sensor virtual baseado em filtro de Kalman unscented, visando a validação experimental das variáveis de difícil medição, tais quais, viscosidade do fluido, índice de produtividade e vazão na coluna de produção em uma planta piloto operado por BCS (Bombeio Centrífugo Submerso), completamente instrumentada, com sistema de supervisão, coleta e registro de dados. O BCS opera em condições severas e a perda ou falha de medição e variáveis desconhecidas ainda é um problema recorrente nos campos de petróleo (onshore e offshore). O uso adequado da sintonia do sensor virtual, tornou o método implementável na prática e os resultados apontam uma solução eficiente na estimação das variáveis dentro do intervalo de confiança de 95% em uma operação contínua do BCS com aproximadamente 26 horas de experimento.

ABSTRACT. A estimativa de harmônicas e inter-harmônicas é uma tarefa essencial para analisar a Qualidade da Energia Elétrica (QEE). Essas componentes podem interferir na funcionalidade do dispositivo, levando ao aquecimento de motores e ineficiência no consumo de energia. Normalmente, a estimação dessas componentes é realizada pela Transformada de Fourier, no entanto, a precisão da estimativa pode diminuir em cenários adversos. Sendo assim, este trabalho propõe um método de três pontos da Transformada Discreta de Fourier Interpolada (IpDFT) para aumentar o desempenho da estimação de harmônicas e inter-harmônicas, considerando componentes de alta frequência com baixa amplitude em cenários de desvio de frequência. Os resultados mostram que o método proposto possui boa acurácia, robustez e baixa complexidade computacional. Portanto, este método é adequado para aplicações reais em Sistemas Elétricos de Potência, considerando diferentes cenários, como a presença de ruídos e desvio de frequência.

ABSTRACT. Neste artigo, os impactos de distúrbios de qualidade de energia são avaliados através de simulações realizadas utilizando-se os softwares MATLAB e Simulink, em que uma linha de transmissão com compensação em série é modelada e submetida a curto-circuito em diversos cenários analisados. O desempenho do relé de proteção parametrizado com função de distância, ANSI 21, bem como os impactos da qualidade de energia nesse sistema são averiguados. Em razão da alta penetração de fontes de energia solar e eólica, pesquisas relacionadas a esse tema são cada vez mais significativas, sendo necessária a verificação da operação dos dispositivos de proteção quando expostos a distúrbios de qualidade de energia, visto que carecem de sistemas de monitoramento capazes de mensurar em tempo real esses impactos, uma vez que esses fenômenos podem afetar consideravelmente a operação do sistema de proteção, consequentemente impactando o sistema elétrico como um todo, podendo ocasionar enormes prejuízos aos acessantes da rede, principalmente aos consumidores industriais e comerciais, que necessitam de disponibilidade, qualidade e confiabilidade de fornecimento de energia para mantenimento de seus processos industriais eletrointensivos.

ABSTRACT. A simulação digital em tempo real (SDTR) de redes elétricas consiste numa importante ferramenta de análise, com aplicações na operação, projeto, planejamento e ampliação dos sistemas elétricos. Para viabilizar a SDTR, faz-se necessária a modelagem computacional dos componentes das redes elétricas e suas características, desde a geração de energia e circuitos de distribuição e transmissão, até as cargas. Essa modelagem representa grande obstáculo para SDTR, visto que ela consiste na solução de sistemas de equações lineares de grandes dimensões. Neste trabalho, são comparados cinco métodos de armazenamento de matrizes: Compressed Sparse Row (CSR), Compressed Sparse Column (CSC), Compressed Sparse Vector (CSV), Skyline e DFA2, que foram utilizados em associação aos métodos iterativos de Jacobi e Gauss-Seidel para obter as soluções do sistema de equações que descreve o comportamento da rede elétrica. Os resultados obtidos constataram que o uso da técnicas de armazenamento CSR com os métodos iterativos contribuirão para melhorar o desempenho da STDR.

ABSTRACT. As Regiões de Segurança Dinâmica (RSD) são gráficos tridimensionais que permitem a avaliação da segurança do sistema. Para construção destas, o sistema elétrico é dividido em três grupos de geração. Estas permitem avaliar diferentes cenários de geração considerando os coeficientes de amortecimento associados aos modos de oscilação como limites de segurança. É sabido da literatura que o ajuste ótimo dos Estabilizadores de Sistemas de Potência (ESP) aumenta os coeficientes de amortecimento em malha fechada e nesse trabalho investiga-se o impacto do ajuste de ESP no formato das RSD. A construção das RSD é baseada na técnica Particle Swarm Optimization (PSO) e os resultados são obtidos para o sistema New England.

ABSTRACT. The growing demand for traditional mathematics through electrical quality and the change of generated electrical systems to smart grids, the development of computer systems, which is possible from the modeling of distribution systems. In the present work, a study and analysis of the influence of line models on the voltage profile of primary electrical energy distribution feeders is carried out. The mathematical modeling of the IEEE 13 primary feeder was made in Matlab®/Simulink® software as the original and a modification to active grid with the insertion of a wind turbine as distributed generation, being the primary implementation and the primary implementation of the distributed distribution line models and concentrated. The results obtained allowed the validity of the models, and the comparative analysis in the test profiles regarding accuracy and computational performance.

ABSTRACT. With the purpose to define and understand the power phenomena in electrical circuits, two theories have been highlighted in the literature, the Current’s Physical Components (CPC) and the Conservative Power Theory (CPT). Therefore, this paper investigates the main similarities and discrepancies between CPC and CPT through computational simulations of single-phase electrical circuits under sinusoidal and non-sinusoidal voltage conditions. Although the two methods are based on different concepts and domains, the results obtained are very similar. Moreover, this paper tries to explain the causes of similarities based on the decomposition’s foundations and the resulting currents values.

ABSTRACT. The concept of autonomous microgrids has strongly increased due to large penetration of distributed generation into the main grid, mainly photovoltaic systems. Attached to these generation units, Battery Energy Storage Systems (BESS) has been widely used to support voltage and frequency regulation, since it provides fast system response. Therefore, this microgrid configuration has extensively used grid-forming droop control strategy in order to provide a frequency and voltage controlling interface for islanded operation mode. Although literature brings several studies proving that this strategy works properly, performance analysis under several load unbalances have been little addressed. This paper aims to analyze a photovoltaic/battery-based islanded microgrid architecture under the previously mentioned load scenario. The proposed work analysis has been performed through simulations using Matlab/Simulink from the modeling of all microgrid components. It was observed that in a low load power scenario, losses caused by more than 20% of unbalance degree makes BESS, working not properly, discharging instead charging. With high load power scenario, 45% of unbalance degree is enough to make system not able to control DC-Link voltage and consequently not keep AC voltage level.

ABSTRACT. Distributed Generation, Energy Storage Systems, Energy Efficiency and Demand Side Management technologies constitute Distributed Energy Resources. With the increasing presence of Distributed Energy Resources technologies within Distribution Systems, management becomes necessary so that costs are minimized and system constraints are maintained. The present work presents the management problem in MicroGrids, which is solved through three different programming techniques, namely: a Non-Linear Programming model, a Linear Programming model and a Decomposed Linear Programming model. The objective is to minimize the operating costs of a MicroGrid taking into account the costs of distributed generation, the operation of controllable loads, storage systems and the purchase of energy from the main grid, considering the operating constraints of the microgrid. The Non-Linear Programming and Linear Programming models were solved via MATLAB using the fmincon and linprog functions, respectively. The Decomposed Linear Programming model was solved via Script in MATLAB, using the Danzig Wolfe decomposition technique together with the $linprog$ function. The models were tested on a $6$ bus system and the results show that the solutions of the three models are similar to each other for operation in connected mode.

ABSTRACT. This work introduces modeling and characterization of a microgrid system focused on a single-phase distributed generation (DG) for hardware-in-the-loop (HIL) real-time (RT) applications. The interconnection of key modules/blocks and their effects are discussed such a way that the presented system can be enlarged or useful for other works. The DG system is composed of a photovoltaic (PV) arrangement connected with static converters, battery energy storage system (BESS) unit, and optional output filter. An accurate system characterization for HIL applications contributes to reduce rework costs. A small scaled microgrid composed of 600 nodes distribution network is considered for preliminary tests and fault scenarios. Modeling and some preliminary simulation results are presented.

ABSTRACT. In microgrids based on photovoltaic/battery generation, uncertainties during islanded operation can cause voltage and frequency fluctuations, making the control systems involved in the microgrid of more difficult action. In photovoltaic maximum power point tracking (MPPT) point of view, to reduce the effects of uncertainties it is necessary to use a more robust method that guarantees correct supplying. In this paper, a comparison between two MPPT’s based on the conventional Perturb & Observe algorithm is proposed, in first one MPPT directly returns the duty-cycle for the DC-DC boost converter, being denominated of open-loop, and in second one the MPPT output voltage signal passes through internal cascaded proportional-integral loops before being converted in duty-cyle signal, being denominated of closed-loop. The objective is to evaluate the robustness provided by closed-loop method, especially during the islanded operation. Both algorithms were simulated in MATLAB/Simulink with a 1,725W photovoltaic array (RISEM RMS 72-6-345P). The comparison analysis is based on the power quality delivered to the load through the observation of total harmonic distortion (THD), ripple level, settling time and steady-state error. Results sugest that the closed-loop method provides a better and more reliable MPPT.

ABSTRACT. Microgrids based on photovoltaic array supplying do not have capacity to compensate imbalances between generation and load demand, which can occur in islanded operation and cause voltage and frequency deviations. Therefore, battery energy storage systems are inserted to help in microgrid regulation. Grid-forming droop control is applied for PV/battery hybrid units be capable of controlling voltage and frequency in islanded mode of the microgrid. The objective of this article is to present a performance analysis of this control, considering several load levels in microgrid including the ones when battery energy storage systems state of charge limits are reached, what is followed by its turning off. For this purpose, simulations were conducted in the MATLAB/Simulink environment. The results point out to the effectiveness of the control when the battery is connected to the system despite load changes, regulating voltage and frequency levels. However, with the battery disconnection, the control is no longer able to regulate microgrid operation.

ABSTRACT. A implementação de microrredes no Brasil teve um aumento considerável nos últimos anos devido a excassez de recursos hídricos que resultam no aumento das tarifas de energia elétrica. A instalação desses sistemas além de serem vantojosos do ponto de vista ambiental e de economia para o prosumidor, possibilita maior autonômia e independência das redes controladas pelas distribuidoras de energia. Entretanto, as micrroredes são compostas por diversos elementos de características distintas que devem operar em ótima sinergia para se alcançar o máximo dos benefícios energéticos e econômicos. Em vista disto, este trabalho propõe um modelo de gerenciamento do fluxo de energia entre os elementos que compõem uma microrrede residencial. O modelo proposto é composto fontes de energia como a rede da concessionaria local e um sistema fotovoltaico, dispositivos de armazenamento e cargas comumente encontradas nas residencias dos consumidores brasileiros. O problema resulta na formulação de um modelo matemático de otimização de Programação Linear Inteira Mista (PLIM) que tem o objetivo de reduzir o custo pago pelo prosumidor minimizando o consumo de energia da rede consessionária. Resultados de simulação computacional são apresentados para verificar e evidenciar a eficácia do modelo proposto.

ABSTRACT. High performance inverters are key components in electrical applications. The operating capacity, efficiency and life cycle of inverters can be limited by the magnitude of losses and external factors such as ambient temperature and humidity. To attenuate high levels of temperature, the use of heat exchange systems with liquid cooling is recurrent to reduce the temperature level and increase the full efficiency of the system. This papper presents the thermal study of losses in power modules and liquid cooling sinks that are performed and implemented in ANSYS to obtain thermal parameters, using Finite Elements Analysis (FEA). From the thermal impedance of the system and implementation of the Foster thermal network, the heatsink is validated in the software Typhoon Hil, making it possible to obtain the heatsink’s cooling profile for different loads connected to a three-phase inverter. In the validation step, a 50 kW RL load was connected to the three-phase inverter to evaluate the heatsink cooling capacity for different inverter operating conditions.

ABSTRACT. Two Grid-Forming (GFM) control strategies based on emulation of Synchronous Machine (SM) behavior, namely Droop Control and Synchronverter, and two Andronov-Hopf Dispatchable Virtual Oscillator Control (dVOC)-based techniques are unified into a compact yet generalized control framework for GFM inverters. In the light of the proposed framework, we reassess the control laws of the studied GFM analytically, and further validate these analyzes in silico for steady-state power sharing and transient responses. We show how the mathematical structures of the studied GFM methods differ and resemble, which has an impact on the underlying grid forming performance. These differences are attributed to intrinsic nonlinearities, which can be translated as operating point parameter dependence for each GFM technique being recast for the suggested framework. Furthermore, we show that, to a certain extent, the techniques can be parameterized to have similar steady-state and dynamic responses. This work succeed in developing a technology-agnostic metrics for steady-state power sharing and dynamic behaviors of GFM methods, an important requisite for the interoperability of grid-connected inverter units.

ABSTRACT. In photovoltaic inverters connected to the electrical grid, a transformer is used for reasons of galvanic isolation and adjustment of the voltage level between input and output. However, using a transformer causes a reduction in system efficiency and an increment in the volume of the converter. Therefore, there is a trend in developing inverters for connection to the transformerless grid. Given the way photovoltaic modules are built, during their operation, an equivalent parasitic capacitance is formed between the photovoltaic cells and their grounded structure (due to regulatory safety requirements). Without sophisticated topologies, the absence of galvanic isolation causes specific problems, such as common-mode voltages and earth leakage currents, through the stray capacitances of the modules. Thus, this article aims to present an analysis of more traditional topologies of single-phase photovoltaic inverters connected to the transformerless electrical grid, as well as the proposition of a new topology in a PSIM and MATLAB/SIMULINK simulation environment.

ABSTRACT. Neste trabalho são apresentadas duas estruturas de controle para a malha de corrente aplicadas a um VSI (Voltage Source Inverter) conectado à rede. Para a sintonia dos controladores, foi desenvolvida a função de transferência do sistema filtro-rede de forma analítica, considerando todas as dinâmicas do sistema, com o intuito de obter os modelos em coordenadas alphabeta e dq. Com o modelo do sistema em coordenadas alphabeta foi sintonizado o controlador PR e para dq o controlador PI multivariável. Ao fim, foi comparado o desempenho de ambas as estruturas, destacando-se o controlador PI multivariável, nos quesitos estabilidade e desacoplamento dos eixos de referência.

ABSTRACT. This paper presents a dual-stage three-port microinverter for three-phase grid-connected PV applications with a battery connected in the third port. The battery operates as a backup power source to compensate for the power mismatch between the source and the grid and to store excess power generated by the PV panel. A DAB converter is used to provide galvanic isolation and maximum power point tracking of the PV panel. To verify the theoretical analysis of the proposed topology, a 400 W three-port microinverter was designed and simulated.

ABSTRACT. In three-phase active filtering, the voltage inverter is the key for successful mitigation of harmonic components. Dealing with medium and high voltage applications, multilevel inverters are more suitable. The presented proposal allows to analyse the performance of three-phase active filters composed by single-phase 5-Level H-bridge voltage Modular Mutilevel Inverters and comparate them with those that use single-phase 5-Level H-bridge voltage Neutral Point Clamped inverters. Furthermore, the developed control system includes a strategy to balance the twelve capacitors voltages of the three single-phase modular multilevel inverters. The results show the effectiveness of this strategy, as well as its filtering capacity, with the possibility of adjusting the control parameters to obtain a similar quality to that obtained with neutral point clamped filters.

ABSTRACT. In mobile robotics environment, has been essentially necessary the implementation of distributed systems, compound of any modules, like sensors, computers, embedded systems and IoT devices. Once this demand exists, the second version of Robot Operation System framework, the ROS 2, have communication protocols, libraries and tools for help the implementation of this systems for robotics, given support for real-time applications. However, looking for a wider application of ROS, the MicroROS gives the possibility to embed ROS 2 in a microcontroller and making possible to use the system in low and high levels, connected by an agent. Since this integration exists, the knowledge about the real efficiency and strengths and weaknesses of this communication is little, considering the application in a robotic system. Thus, for evaluate the communication benchmarking, latency, jitter, data loss and determinism characteristics will be analyzed, testing the growth of callbacks processing and rise of data input frequency. Thereby, the results show that the MicroROS susceptible to two situations: (i) the quality of service influence on system response and (ii) for estable operation frequencies, the system shows deterministic and real-time processing. Lastly, in the comparison of SingleThread and MultiThread tests, was prove that MicroROS have a critical point for latencies and topic loss registered.

ABSTRACT. This paper describes a control scheme proposed for guiding a leader-follower formation of mobile robots. In our approach, there is no information sharing, emphasizing a decentralized approach. The follower robot uses a laser scanner mounted on it to get and estimate information of its leader, such as its location and velocities. The proposed strategy can be applied in scenarios with several agents, in the possibility of having several leaders and several followers. To validate this proposal, four robots are used, first in a diamond-shaped formation with one leader and three followers; then in a line-shaped formation, containing three leaders and three followers. The system stability can be verified through the asymptotic convergence of the formation variables to the desired values during the experiments, which is in accordance with the theoretical analysis performed when designing the controllers.

ABSTRACT. Smart walkers were developed to assist users with residual locomotion capacities providing physical support, health monitoring, and sensorial, cognitive, and navigational assistance. Multimodal human-robot interaction strategies can enable higher levels of comfort and safety when using the smart walker. Therefore, the functioning of smart walkers must be explainable and transparent, thus reflecting on the acceptance and involvement of its users. Behaviour trees are high-level language adopted in robotics due to its modularity and inherent reactivity, since its architecture facilitates the inclusion of new behaviours seamlessly.%in a transparent way. This paper proposes the use of artificial intelligence in the core of human-robot interaction strategies with focus on smart walkers to guarantee user's safety while providing locomotion assistance. The proposed approach was experimentally validated and the results indicate that the implemented behaviour tree correctly predicted unsafe scenarios whereas responding to user's commands. Such results motivate further studies upon the use of behavior trees for human-robot interaction, a research field still largely unexplored.

ABSTRACT. Robotics was introduced in the world with the objective of automating industrial processes, that is, facilitating human work, and with this new algorithms have been emerging to increasingly improve the use of robots in an autonomous way. This paper compares the Probabilistic Road-map (PRM) and PRM-Fuzzy applied for a SCARA manipulator (Selective Compliance Assembly Robot Arm). The PRM-Fuzzy algorithm is used to optimize the path generated by the PRM, as it makes the path smoother and shorter. Are used in collision avoidance path planning and is compared by computational cost (processing time), multiple correlation coefficient, (R2), the mechanical energy consumption of the motors, and the shortest collision avoidance paths. The results show the trajectories generated by the algorithms in the Cartesian space and also the trajectories of each joint of the manipulator, calculated from the inverse kinematics. Velocities, accelerations, and torques for trajectories are also shown. Several scenarios with different obstacles were used and in all cases, the PRM-Fuzzy algorithm performed better than the conventional PRM for the comparisons performed.

ABSTRACT. Within the Digital Twins context, efforts are being made to minimize costs, increase safety, and speed up tests within a specific application, based on computer graphics tools for three-dimensional simulations. Thus, as a way to mitigate mainly risks with the issue of safety involving activities with autonomous vehicles, the present work proposes the modeling and structuring of an electric golf cart in a virtual 3D environment, so that it can serve for studies in the areas of perception, navigation, and control. Therefore, taking as reference the real vehicle existing at the university, the Blender software was used together with the Gazebo simulator so that not only the vehicle but also the main points of the environment where the vehicle will be tested in the real scenario were included and represented Fin the 3D simulation environment. For the validation of this simulation environment, different open-source algorithms for Environment Mapping (SLAM), Pattern Recognition (YOLO), and Autonomous Navigation were integrated to minimize possible errors regarding its integration into the real vehicle. Finally, validation tests were performed on the Yolo algorithm, obtaining as a result accuracy of 98.9% with a margin of error of 1.1% in identifying objects according to their shape.

ABSTRACT. O registro de nuvens de pontos 3D consiste em corrigir a pose de duas ou mais visões parciais de objetos ou cenas capturadas em diferentes perspectivas, o qual encontra aplicações em robótica e navegação autônoma. No referido domínio, uma questão relevante envolve a complexidade da operação de alinhamento, e alguns métodos buscam reduzi-la por meio da seleção de subconjuntos de pontos relevantes das nuvens originais. Com vistas a compreender o estado-da-arte neste contexto, realizou-se uma revisão dos métodos publicados entre 2017 e 2021. Onze métodos foram avaliados em relação aos seguintes quesitos: abordagem, forma de seleção de pontos de interesse, tipo de aplicação, limitações técnicas e metodologia de avaliação do registro. Visando oferecer suporte a pesquisas neste domínio, o protocolo adotado e os resultados dessa avaliação foram criteriosamente documentados. A revisão revelou que as abordagens encontradas possuem finalidades semelhantes, como alinhamento de nuvens densa, registro de capturas por sensores heterogêneos, fusão de nuvens ruidosas e otimização de abordagens da literatura.

ABSTRACT. O artigo trata do desenvolvimento de um torqueador magnético baseado na teoria do projeto axiomático para definir as características construtivas do dispositivo a ser aplicado no controle de atitude de satélites de pequeno porte. São apresentados os princípios físicos do atuador, a modelagem das características a serem manipuladas pela teoria, a proposta de um protótipo e os testes experimentais iniciais para a validação da estratégia de projeto. Para o núcleo da bobina que constitui um torqueador, foi escolhido um material inovador e de composição nanocristalina, o FINEMET®, visando aproveitar suas propriedades de permeabilidade magnética e reduzido fenômeno de histerese para geração de sinal mais linear, um requisito do sistema de controle. Os resultados preliminares mostram que a proposta de projeto é promissora enquanto contribuição para a melhoria dos dispositivos fundamentais para o contínuo e acelerado crescimento do uso de Cubesats.

ABSTRACT. O projeto de veículos fora de estrada tem conceitos diferenciados em relação ao veículos rodoviários, principalmente por operarem em solos diferentes do asfalto ou por realizarem operações além da tração do veículo, como escavação de terrenos. As retroescavadeiras, por exemplo, tem como principal quesito de análise o fornecimento da potência necessária para a operação de seus implementos durante a escavação de uma vala. Independente do critério de análise de desempenho, os consumidores finais e inerentemente os fabricantes, cada vez mais, tem como principal foco a melhoria da eficiência de operação dessas máquinas. A hibridização desses veículos pode ser positiva, visto que ela busca uma operação do sistema tradicional em sua região ótima, com o auxílio do sistema de armazenamento de energia elétrica e o motor elétrico. O sistema de gerenciamento de energia (EMS - Energy Management System) é um dos que atuam diretamente nesse resultado, uma vez que ele determina a forma com a qual o veículo opera. Este artigo apresenta uma proposta de um EMS para o controle do fluxo energético de um veículo fora de estrada.

ABSTRACT. In this article, a iterative tuning of the PI trajectory controller of an AGV is performed using as performance parameters the gain and phase margins of the closed loop system. Three case studies are analyzed, with different specifications of margins for the same system. The AGV system it is a naturally unstable system, it is not possible to use methods that require open-loop information. For this reason, closed loop relay methods were used to estimate system margins. The results achieved validate the tuning method used. The performance criteria provided fast convergence and kept the system stable.

ABSTRACT. A demanda pelo desenvolvimento de tecnologias associadas ao espaço aéreo urbano tem crescido consideravelmente. Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) estão sendo utilizados em diversas atividades, como por exemplo no transporte de cargas em situações emergenciais, entrega de produtos, recreação, entre outros. Com o objetivo de obter regiões seguras para a navegação de VANTs em um cenário urbano, de um ponto inicial a um ponto de chegada, este artigo utiliza a análise de alcançabilidade, que é caracterizada pela garantia do cumprimento das restrições de segurança em sistemas onde há presença de incertezas limitadas. Essas incertezas podem ser restrições de operação, perturbações, dentre outras. Para a utilização desta técnica é preciso escolher a representação de conjuntos mais adequada, que neste trabalho é a de zonotopos restritos. Visto que esta representação trata de conjuntos convexos e, no cenário urbano, a região admissível para a navegação de VANTs pode ser não convexa, aplica-se a técnica de particionamento de conjuntos não convexos em partes convexas. A aplicação da metodologia proposta trouxe resultados satisfatórios quanto ao cumprimento das restrições de segurança e eficiência computacional para a obtenção das regiões seguras.

ABSTRACT. This paper proposes a new approach for generating smooth trajectories for unmanned aerial vehicles (UAVs or drones) that can be executed in real time with limited processing embedded hardware. The objective is to perform autonomous aerial image acquisition, ensuring repeatability. In addition, a state feedback control law based on previously identified commercial hexacopter nominal parameters, with integral and feedforward actions was implemented and validated for trajectory tracking in the presence of wind disturbances, in a real and simulated environment.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um controlador por Busca extremal (ESC) baseado em perturbação periódica para rastreamento da frequência de ressonância em giroscópios HRG. Para validação do controlador, desenvolve-se um modelo de simulação em ambiente Simulink baseado nas equações de movimento da planta. O comportamento é analisado para plantas com uma ou duas ressonâncias e para frequências de ressonância variáveis no tempo.

ABSTRACT. The success of research in the field of Artificial Intelligence has expanded the application possibilities of Service Robots. Among them, Social Robotics, which includes applications for the elderly, people with disabilities and other areas useful to society. A study indicated that the elderly dependency ratio in Europe would double from 28.4% in 2010 to 58.5% in 2060. Availability of smart home systems at reasonable costs for people with disabilities may still depend on their adoption by the non-disabled population. This work presents the development of a low-cost Human-Robot Interaction system, based on Raspberry Pi. The system was initially tested with a simple interaction protocol for a small social robot under construction, obtaining good results in terms of object detection accuracy. Dialog processing speed can be improved and at the end of this study some ways to achieve this goal were identified.

ABSTRACT. Applications based on Internet of Things ("Internet of Things" - IoT) devices allow consuming and monitoring data in real time and integrating different processes. This integration of data and processes is one of the main advantages of using IoT technology in Industry 4.0. The growth in the computational power of these IoT devices has enabled their use in different applications, such as the measurement of process variables by image processing. This work aims to develop an IoT device, based on ESP32 with an integrated camera, to capture images from an analog manometer of a water treatment plant in a pharmaceutical industry and generate the measured pressure value. This data will be made available on the factory supervisory for real-time monitoring through the MQTT protocol. The results of this work show an average measurement error below 0.3 bar for the tests performed. Pressure values were made available on the factory supervisor to allow visualization of data in real time.

ABSTRACT. Este trabalho propõe uma relaxação que leva a melhores resultados tanto na análise de estabilidade quanto na síntese de controladores para sistemas fuzzy Takagi-Sugeno (T-S) a tempo discreto sujeitos a premissas parcialmente combinadas. Esse caso, em que controlador e sistema possuem o mesmo número de regras, mas essas diferem entre si, trata um caso frequente em aplicações de controle, possuindo grande interesse prático. A abordagem proposta baseia-se na representação do erro entre duas funções de pertinência (MFs, do inglês \emph{Membership Functions}) por meio de um polinômio de segunda ordem. As condições são propostas na forma de procedimentos de otimização convexa formulados como desigualdades matriciais lineares (LMIs, do inglês \emph{Linear Matrix Inequalities}), garantindo soluções numéricas eficientes. Dois exemplos ilustram a proposta. No primeiro, a condição de análise proposta é comparada com uma encontrada na literatura. O segundo exemplo usa a condição de síntese para garantir a estabilidade do sistema em malha fechada, sendo que o controlador fuzzy T-S possui funções de pertinência diferentes do sistema fuzzy T-S. Os resultados alcançados sugerem a superioridade do método proposto.

ABSTRACT. Esse artigo apresenta a aplicação do método Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT) na regulação da velocidade do rotor de turbinas eólicas através do ajuste coletivo do ângulo das pás. A partir de dados coletados em ensaios na turbina, um controlador PI é projetado tal que o sistema em malha fechada apresente um comportamento o mais próximo possível do definido por um modelo de referência. Serão analisados aspectos fundamentais para a aplicação do método VRFT como as escolhas do modelo de referência e do ponto de operação para a coleta de dados. Simulações no software FAST considerando uma turbina de 5MW ilustram o comportamento do método no seguimento de referências de velocidade do rotor e na rejeição de distúrbios na velocidade do vento.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma aplicação de um controle não baseado em modelo para um sistema de tanque quádruplo. Tal sistema é multivariável e possui características de seu zero multivariável dependendo da abertura das válvulas. O controle é baseado em um modelo ultra-local, que é determinado através de estimadores algébricos a cada instante. Para testar o controle são apresentadas simulações em três casos diferentes. Foram obtidos resultados satisfatórios inclusive em um caso variante no tempo.

ABSTRACT. This article presents an application of a system for detection, isolation and identification of abnormalities and faults in an oil well simulation environment with Electric Submersible Pump (ESP) installations. The proposed method considers a linear reduced-order Unknown Input Observers (UIO) system configured in a Generalized Observer Scheme (GOS). The results were obtained from the simulation of abnormal events with component failure associated with the reservoir flow model parameter and the production choke valve that controls the column production. In both cases, plant-model mismatch scenarios were considered so as to evaluate the robustness of the proposed method, namely the response against a non-linear model and a model with noise introduction on system measurements. The proposed system proved to be capable of detecting the occurrence of abnormalities and was able to identify the abnormal modeled events.

ABSTRACT. Projeta-se cada vez mais uma tendência na aplicação de sistema de armazenamento de energia com baterias (battery energy storage system - BESS) em usinas fotovoltaicas (photovoltaic - PV). Nesse contexto, este trabalho traz uma elaboração de um sistema de gerenciamento de energia (energy management system - EMS) ótimo para uma operação conjunta do BESS em plantas PVs centralizadas (PV/BESS). O objetivo deste artigo concentra-se em determinar uma função objetivo a fim de otimizá-la para maximização de lucros de um sistema PV/BESS, aplicada a um sistema de escala reduzida de uma usina PV centralizada. Para modelagem do sistema, considerou-se como restrições: o sistema de precificação do Mercado Brasileiro de Energia, os custos associados à degradação e perda total das baterias e penalidade relativa à violação dos limites de potência gerada. A otimização do uso do BESS foi alcançada por meio do emprego do algoritmo genético. Simulações do sistema de escala reduzida foram realizadas no MATLAB e foram obtidos resultados positivos para o EMS, obtendo ganho de lucro médio em 4,03%.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta análise de distintas modelagens para representação de geração renovável no estudo de transitórios eletromagnéticos utilizando o programa ATP. Foram realizadas simulações em um sistema real analisando o desempenho qualitativo do sistema diante de aplicações de defeitos.

ABSTRACT. In many situations, conductor rupture in distribution systems or even their contact with structures external to the systems (such as trees) does not sensitize protection systems. This type of occurrence and its variations are typically called high impedance faults, considered to be of high severity by the concessionaires. The present work aims to present a method for detecting high impedance faults based on the Energy Vectors of the Centroids of the Spectral Sub-bands. Regarding the validation of the method, a database was created through simulations performed in the Alternative Transients Program, based on a real distribution system. In addition to high impedance faults, load energization and capacitor bank switching situations were also simulated to test the robustness of the method against probable false positives. A database containing real oscillography of high impedance faults was also used. An Artificial Neural Network was trained in order to classify the disturbances using the proposed method. From the satisfactory results obtained, the viability of the developed method can be seen.

ABSTRACT. Neste trabalho, o problema de fluxo de potência ótimo é formulado baseado no método implicitamente acoplado (CRIC - Calcul de Reseaux Implicitement Couples) com o objetivo de otimizar os custos de geração de energia e o nível de tensão do sistema elétrico, atendendo às principais restrições operacionais e de segurança da rede. As características e os processos de implementação utilizados no desenvolvimento do método implicitamente acoplado são apresentados e discutidos em detalhes. O método proposto foi implementado na linguagem AMPL, resolvido usando o solver KNITRO, e aplicado aos sistemas elétricos IEEE 118, ACTIVSg200 e ACTIVSg500. Os resultados obtidos mostram que método proposto para o problema de fluxo de potência ótimo determina soluções de qualidade similar, e até melhores, em relação ao método acoplado tradicional. Desta forma, o método implicitamente acoplado apresenta-se como uma nova e promissora alternativa para a otimização do sistema elétrico de grande porte.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta a análise do desempenho de um aerogerador de velocidade variável com gerador de indução duplamente alimentado durante um afundamento de tensão da rede. Simulações são realizadas sem e com a instalação da proteção crowbar, tipicamente presente nesse tipo de aerogerador. Foi possível observar as consequências do afundamento de tensão no gerador, bem como a importância da proteção para manter o aerogerador dentro de condições de operação seguras.

ABSTRACT. Brazilian HVDC transmission systems are relevant to the electricity sector due to their ability to transmit a bulck of energy over large distances. Performing equipment maintenance is the most effective way to increase the reliability of HVDCs that are critical to maintaining systemic stability. Each year, for 80 hours, each of the HVDCs in Brazil can carry out scheduled maintenance with the shutdown of the equipment that is part of the converter transmission function in the preferential period between September and November without payment of a variable portion. HVDC substations are characterized by a high number of equipment in their configuration, because of this, carrying out an optimized planning so that during the 80 hours of shutdown the greatest possible amount of corrective and preventive maintenance is performed becomes a problem. In this way, the present work proposes the development of an Expert System that through the analysis of historical events and alarms of an HVDC substation, results in a simplified demonstration of the performance of the equipment to assist in the planning of the maintenance shutdown.

ABSTRACT. A função de inversor inteligente Volt-Var (VV) foi proposta para mitigar um dos principais impactos causados pela geração distribuída nos Sistemas de Distribuição (SDs), a sobretensão. Dessa forma, a operação e o planejamento dos novos SDs exigem uma modelagem adequada da função VV no cálculo de fluxo de potência. Nesse contexto, este trabalho apresenta um estudo comparativo do processo de convergência do cálculo de fluxo de potência, considerando duas modelagens distintas da função VV na literatura: a modelagem utilizada no software OpenDSS e uma baseada na linearização da curva QV. Resultados de simulações nos alimentadores de teste IEEE de 4 e 34 nós expõem a relevância da relação entre as curvas VV e QV e do fator de escala no processo de convergência, e demonstram que a modelagem do OpenDSS possui um custo computacional menor, porém com uma eficiência menor. Por fim, são propostos possíveis aprimoramentos.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta um método de compensação de energia elétrica aplicando um gerador de indução conectado diretamente à rede elétrica. O método utiliza um volante cilíndrico de alto teor inercial acoplado ao gerador, para o armazenamento de energia cinética que será convertida em energia elétrica. Indutores toroidais são utilizados para mitigar os transitórios de corrente na injeção de energia na rede. A validação ocorre por meio de testes em uma bancada experimental, e os resultados mostraram que o sistema pode suprir afundamentos momentâneos de tensão de até 0,2pu trifásico e 0,4pu por fase.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma estratégia de detecção de falhas de semicondutores em circuito-aberto para conversores modulares. Propõe-se neste trabalho uma técnica específica para filtragem dos sinais harmônicos da tensão de saída, com capacidade de identificação mais rápida que a Transformada de Fourier (Fast Fourier Transform – FFT), método mais utilizado até então. A técnica propõe a utilização da Operação de Cancelamento por Sinal Atrasado Generalizado (Generalized Delayed Signal Cancellation – GDSC), método capaz de cancelar grupos de harmônicos, similar a um filtro passa banda com maior taxa de resposta.

ABSTRACT. O mercado de vendas virtuais (E-commerce) tem se expandido muito atualmente devido à facilidade e praticidade proporcionadas por esta via de compra, e pelo fato de que as tecnologias vem se tornando cada vez mais acessíveis. Com isso, a implantação de assistentes virtuais por empresas pode agregar benefícios para ambos os lados da negociação (consumidores-empresas), uma vez que o uso de assistentes virtuais pode permitir a automação de tarefas (envolvendo meios de comunicação), acelerando-se assim a resolução de problemas e aumentando-se a produtividade para atendimento ao cliente, além de ser capaz de fornecer experiências personalizadas adequadas a cada consumidor. Neste trabalho são abordados alguns modelos e estratégias que são relevantes ao tópico de Knowledge Base Question Answering (KB-QA), e meios de desenvolver-se um modelo KB-QA capaz de responder a questões do usuário fornecidas em linguagem natural, baseado em informações contidas em bases de conhecimento (KBs) que possa ser implementado como parte de um assistente virtual. A fim de se desenvolver um modelo KB-QA superior via Ensemble por voto majoritário, realiza-se a busca, análise e seleção de modelos KB-QA para a sua composição. Para análise dos modelos KB-QA emprega-se o banco de questões WebQuestionsSP que é desenvolvido para ser respondido através de consultas à KB Freebase. Como principal resultado deste trabalho, são gerados três diferentes Ensembles, denominados Ensemble simples, Ensemble com contramedida e Ensemble com contramedida total, que são estado-da-arte para a tarefa de KB-QA considerando-se o banco de dados WebQuestionsSP com F1-scores de 75,40%, 78,72% e 81,43% respectivamente.

ABSTRACT. Artificial Intelligence techniques, mainly machine and deep learning ones, are becoming the most common approach for data prediction. In this context, the use of these techniques instead of approaches based on classical statistics has shown interesting and important contributions on weather prediction. The present paper discusses the prediction of rainfall and clouds direction based on a sequence of frames of radar images using Convolutional Long-Short Term Memory networks presenting frames estimated by these algorithms and comparing them with real data. The results show that these algorithms can be suitable for short-term weather forecasting.

ABSTRACT. Dentre os documentos que compõem as propostas de projeto de iluminação pública de chamadas públicas do Procel Reluz há o arquivo eletrônico, no qual existe a padronização por mesclagem de vias com características semelhantes em padrões. No entanto, em poucas ocasiões as vias possuem características iguais, o que implica no trabalho manual do projetista de igualar essas características e diminuir a quantidade de projetos luminotécnicos. Deste modo, a partir da definição de critérios de agrupamento das vias semelhantes, atendendo às exigências do Procel Reluz, este trabalho tem o objetivo de apresentar o desenvolvimento de um script em Python que realiza a otimização da formação de padrões de vias, e consolidar sua funcionalidade a partir de um estudo de caso nas ruas de um bairro da cidade de Rio Branco - AC. Foram reunidas informações de 28 vias, cujos dados foram utilizados como entrada para o script. Após a execução do código obtiveram-se 11 padrões, resultando em uma redução de 60% no número de projetos luminotécnicos. Os padrões otimizados foram validados por meio da execução dos projetos luminotécnicos de cada um deles e de suas respectivas vias utilizando uma mesma linha de luminárias, obtendo diferenças mínimas de potências escolhidas entre o cenário original e com número de projetos reduzidos pelo script.

ABSTRACT. Este artigo descreve a implementação de um sistema de automação para motores que utiliza os protocolos ESP-NOW e MQTT (do inglês Message Queue Telemetry Transport) para enviar dados. O principal objetivo do sistema criado é evitar a perda de dados por conta de eventuais falhas na rede de comunicação. Para isso, o sistema desenvolvido possui a capacidade de utilizar duas topologias de redes: Mesh e Ad Hoc. Como forma de verificar o seu funcionamento, foram realizados testes, onde o sistema implementado foi alocado para controlar e monitorar um sistema de exaustão, um sistema de compressão e um sistema de controle de nível de água. Após os testes realizados, constatou-se que o sistema alcançou o seu principal objetivo e é viável a sua utilização em linhas de produção do setor industrial.

ABSTRACT. This paper proposes a Path Planning with Collision Avoidance based on a Radial Basis Function (RBF) trained with random points generated by a Probabilistic Roadmap algorithm. Experiments were performed on a computational model of a SCARA manipulator. The trajectory achieved was evaluated using computational coast, R2 (multiple correlation coefficient) and root mean square error (RMSE). The results of the trajectory generated by the algorithms in the Cartesian space and also the trajectories of each joint of the manipulator, calculated from the inverse kinematics, show that RBF proved to be an efficient path estimator. The result was compared with Artificial Neural Networks Multilayer Perceptron (MLP) algorithm where the RBF proved to be more efficient.

ABSTRACT. O Brasil é um dos mais importantes produtores de minérios do mundo e com potencial para crescer ao longo dos anos. O setor de mineração demanda a adoção constante de tecnologia para o desenvolvimento de sistemas especializados que permitam maior eficiência do processo produtivo. A mineração deve abraçar a inovação para automação de tarefas repetitivas, integração de sistemas, melhoria contínua de processos, redução de riscos de desastres e adaptação ao contexto global. Nesse sentido, o artigo propõe o uso de Fuzzy Time Series (FTS) para aprender uma representação dos dados que seja mais efetiva para a etapa de classificação e detecção de falhas, utilizando dados originários da Usina A do Projeto Ferro S11D, da Vale S.A., localizada em Canaã dos Carajás, Pará, região Norte do Brasil. O resultado demonstrou uma melhoria significativa na classificação, detecção e previsão de falhas a partir da adição de técnicas da PWFTS (Probabilistic Weighted Fuzzy Time Series) ao algoritmo XGBoost (Extreme Gradient Boosting).

ABSTRACT. Smugglers utilize a variety of tactics to bring goods into a country without paying taxes. These bandits usually operate at night, when the weather and lack of light make it easier for them to move goods. Smugglers' entry points are typically rural areas with a vast distance between them and the city. Thermal cameras and drones are the most effective tools for detecting smugglers because they can identify items that are unaffected by weather, lighting, or body posture, and they can cover enormous amounts of terrain quickly. This research proposes a new thermal model that uses transfer learning from a small hand-labeled database and another model created from a public thermal database to recognize 49 objects with 524,700 thermal images, as well as define and propose a final model of pedestrian recognition in thermal images captured with a drone that has a 94 percent accuracy.

ABSTRACT. Every day, more consumers connect different loads to the electric power system, electric vehicles are an example of this. Most homes have different characteristics, some have micro or mini distributed generation through the installation of solar panels, thus, consumption and generation characteristics are very different from each other. On the opposite, we find an outdated and stagnant electricity grid infrastructure over time, which directly affects energy efficiency and quality. In contrast, utilities are under increasing pressure to become more efficient at all levels in terms of reducing operating costs while still delivering the required electricity quality. Thus, the introduction of Smart Grids is something quite imminent and inevitable. And from this introduction, the management of consumption of residential loads is something that becomes possible, seeking to reduce consumption at all levels. This paper aims to bring the modeling and implementation of two algorithms to perform the control of electricity consumption in an automated way. One of the algorithms applies to residential consumers who are part of the Tarifa Branca program. The other one is applied in scenarios where the residence participates in a Demand Response program. Both algorithms consider consumer comfort and preferences. A test scenario containing seven controllable loads showed that the developed algorithms fulfill their role. It is possible to observe the reduction of the load curve at times when the tariff is higher and/or when a demand response request is received from the utility.

ABSTRACT. A convivência de robôs de serviço em meios sociais tem se intensificado, tornando a interação homem-robô cada vez mais fluída e necessária. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo a aplicação de uma arquitetura denominada Erika que é responsável por integrar um chatbot que interage por comando de voz e texto com a navegação autônoma de uma cadeira de rodas, o qual respeita as restrições sociais baseando-se nas zonas proxêmicas. Uma API é responsável por conectar o chatbot com uma aplicação web que por sua vez estabelece comunicação com o ROS. Os resultados encontrados demonstram que a cadeira de rodas consegue atender aos comandos fornecidos pelo chatbot, para que por fim, possa acionar a navegação autônoma ou manual, quando for necessário.

ABSTRACT. A Inteligência Artificial (IA) e suas técnicas são um campo amplamente utilizado na engenharia. Especialmente quando estudado em relação às fontes renováveis de energia. Seu estudo é importante para o desenvolvimento contínuo da área sustentável, tanto em questões econômicas e sociais. Assim, este trabalho visa abordar o uso da IA em fontes renováveis de energia, como a solar e eólica, através do desenvolvimento de uma revisão de literatura sistemática. Destacando sobre as técnicas utilizadas e suas aplicações na vida cotidiana. As principais técnicas de IA aqui destacadas são de Métodos de Otimização, Aprendizado de Máquina e Lógica Fuzzy. Em cada um dos artigos citados nessa revisão há pelo menos um desses métodos. Nesse aspecto, possibilitou o estudo nas Energias Renováveis, destacando assim sua importância para evolução do tema aqui proposto.

ABSTRACT. This paper develops a day-ahead operational planning based on optimal power flow (OPF) for isolated microgrids which are equipped with battery bank, diesel generation and renewable resources. The renewable resources available in the studied microgrid are the photovoltaic solar and wind energies, which present an intermittent behavior, and so it is modeled by a probability density function in the proposed OPF formulation, in order to make the objective function sensitive to climatic uncertainties inherent to the intermittent resources. The objective function of the OPF incorporates in its formulation the costs associated with the operation of diesel generators and the use of the battery bank, in order to minimize fuel consumption and maximize the lifetime of the battery bank. The differential evolution optimization technique was used to solve the proposed formulation and to obtain a minimum cost of operation of the microgrid under study. The proposed formulation was tested in different scenarios and the obtained results showed that the day-ahead operational planning in microgrids is sensitive to variations in weather conditions, that occur at each hour of the day, and the changes made in the state of charge of the battery bank.

ABSTRACT. Muitas técnicas de sintonia de controlador são baseadas em modelos. Para processos multivariáveis, a identificação do modelo é uma tarefa difícil. Por outro lado, esses processos são frequentemente encontrados na indústria. Assim, técnicas de controle baseadas em dados têm sido desenvolvidas. Neste artigo, as técnicas VRFT e OCI de sintonia do controlador PI multivariável são revisadas. Também são apresentadas duas estratégias para projetar os controladores com estruturas do tipo centralizada e descentralizada. Além disso, um processo termoelétrico é utilizado para avaliar o desempenho das técnicas e das estratégias consideradas.

ABSTRACT. Este trabalho trata da estabilização poliquadrática de sistemas lineares chaveados com incertezas politópicas. São utilizadas funções de Lyapunov chaveadas dependentes de parâmetros incertos variantes no tempo para obtenção de condições, na forma de desigualdades matriciais lineares, que garantem a estabilização poliquadrática e a positividade do sistema dinâmico. O presente trabalho considera o caso de incertezas politópicas variantes no tempo discreto na matriz de estados chaveada, matriz de entrada chaveada, e matriz de ganhos chaveada de realimentação de estados. Além disso, a estabilização poliquadrática é realizada com a alocação de autovalores em uma região circular no plano complexo. São empregados dois sistemas exemplos para verificação da eficácia das condições propostas.

ABSTRACT. Sistemas que apresentam diferentes entradas e uma única saída são comuns nos processos industriais, quando se tem mais de um atuador operando sobre uma única variável de processo. Em particular analisa-se um processo Two-Input Single-Output (TISO) que é composto dois atuadores a fim de atingir uma única variável de processo. Para tal controle, a literatura recente apresenta uma estratégia de controlador Single-Input Two-Output (SITO), baseado nas ações de controle Proporcional (P) e Integral (I) separadas e pareadas individualmente, alterando assim a natureza de um PI-SISO (Single-Input Single-Output) para um PI-SITO. Entretanto, existem duas lacunas deixadas na literatura, sendo elas a justificativa do pareamento das ações de controle e a adoção de um bias para a ação Proporcional. Neste sentido, o presente estudo visa justificar o pareamento das ações de controle e propor uma metodologia sistemática para escolha do bias. Para isso, adotou-se análises por meio de deduções matemáticas e experimentos, por intermédio de simulações computacionais. Desta forma, o presente estudo propõe a justificativa do pareamento das ações de controle proposto na literatura e um preceito para a escolha do bias, viabilizando uma implementação do controlador PI-SITO.

ABSTRACT. In this paper, a novel Multivariable Adaptive Super-Twisting Algorithm is proposed. Considering a multilayered structure, the proposed adaptive scheme does not require the knowledge of upper bounds for the matched disturbances and their derivatives. Extracting information from the equivalent control, a second-order sliding mode is achieved by adapting both gains in a non-conservative way, potentially reducing the undesirable effects of chattering.

ABSTRACT. In this paper, the feedback stabilization problem of nonlinear stochastic systems driven by Wiener processes is addressed. It is shown that the existence of a stochastic control Lyapunov function that guarantees the exponential mean square stabilization of the zero solution by linear static output feedback (SOF), under certain circumstances, is equivalent to the stochastic exponential dissipativity of the plant. Quadratic supply rates are proved to be general enough to establish this equivalence. Necessary and sufficient dissipativity-based conditions for stochastic asymptotic stabilization in probability via full state feedback are also given. In general, this work extends recently published results on dissipativity-based feedback stabilization of deterministic nonlinear systems to the problem of stochastic stability analysis and control of stochastic dissipative systems, a research topic within control theory that has been attracting growing interest. An illustrative example is offered as an application of the ideas presented in the article.

ABSTRACT. Este artigo tem como objetivo descrever a criação de uma nova modelagem incremental de aprendizado de regras interpretáveis baseada no MaxSAT, chamada de IKKRR. A criação dessa abordagem teve como base duas outras abordagens, sendo uma delas baseada no SAT e a outra no MaxSAT. A baseada no MaxSAT, denominada de IMLI, apresenta uma técnica para aumento de performance que consiste em aprender um conjunto de regras aplicando o modelo em um conjunto de dados de maneira incremental. Dito isso, este trabalho mostra quais foram as adaptações necessárias para que uma modelagem baseada no SAT fosse transformada em uma baseada no MaxSAT. Além disso, mostra o que foi feito para torná-la incremental. Por fim, o IKKRR e o IMLI são comparados usando uma variedade de bases de dados. Apesar de ter uma quantidade de variáveis menor, o IKKRR obteve resultados equiparáveis ao IMLI.

ABSTRACT. Pulse oximetry is a non-invasive technique that allows the monitoring of physiological parameters in a very simplified way from photoplethysmographic (PPG) signals. What was possible to do only with high-cost and unwieldy biomedical equipment, has been popularized with the emergence of wearable devices. However, the way these devices are built and used directly influences the quality of the information provided to the user. PPG signals are susceptible to noise, which is largely caused by user movement during monitoring. This can cause errors in the readings and false alarms. In order to mitigate these undesirable effects, this article proposes an algorithm called OxiTidy v.1 based on artifical neural network (ANN) capable of detecting noise in the PPG signals. These affected samples were not used to the measurements computation, instead a linear interpolation between two normal measurements of oxygen saturation (SpO2) or heart rate (HR) was performed. The results indicated that an ANN (3-3-1) based on multilayer perceptron (MLP) was able to improve SpO2 and HR estimations both at rest and in motion. OxiTidy v.1 identified the intervals where the measurements were incorrect and then interpolated new values with a good approximation to the readings performed by a pulse oximeter certified by the Brazilian Health Regulatory Agency (Anvisa).

ABSTRACT. A identificação de COVID-19 em imagens radiográficas de tórax (RXT) continua sendo uma importante tarefa no rastreamento e acompanhamento de pacientes. Diversas iniciativas têm trabalhado essa tarefa e embora os resultados apresentados até o momento sejam animadores, poucos se reverberam em aplicações adotadas em ambientes clínicos. Assim, entendendo que ainda há campo de pesquisa nesta área, este trabalho apresenta um método baseado em extração de características por Padrões Binários de Fase de Congruência (BPPC do inglês Binary Pattern of Phase Congruency) em imagens RXT segmentadas. O objetivo do trabalho é ser uma alternativa leve e rápida para a detecção automática de COVID-19 e seus níveis de severidade, ao passo que exija poucos recursos computacionais. Para isso, são extraídas características radiômicas de imagens RXT, um processo de seleção baseado em SVM é utilizado e dois modelos de redes rasas Feedforward são construídas. Os resultados apresentados superam com grande margem trabalhos anteriores, com acurácia média para detecção de COVID-19 de 98,24%, e 94,74% em imagens sem quaisquer marcas de infecção com diagnóstico Normal e exame PCR+. Um segundo modelo também é apresentado, nele a tarefa é classificar imagens RXT de COVID-19 em diferentes níveis de severidade, e a AUC apresentada é de 98,05%. O alto desempenho da solução a torna uma opção viável como ferramenta de diagnóstico auxiliado por computador, o que pode representar um ganho significativo na velocidade e precisão do diagnóstico da COVID-19 e na identificação do grau de severidade da doença.

ABSTRACT. Neurodegenerative disease is a general term to describe various diseases that affect the neurons, causing motor and physiological symptoms, such as involuntary movements, weakness, and gait problems. Neurodegenerative diseases do not have cure, and diagnosing them, especially in early cases, is a hard task, due to the lack of definitive tests for many of them. In this paper, we investigate the problem of identifying subjects with Parkinson's Disease (PD), Huntington's Disease (HD), Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), and healthy control subjects using gait dynamics. This multiclassification problem is tackled with a multilayer feedforward neural network fed with statistical and signal features extracted from time series obtained from the left and right foot using force-sensitive resistors. In contrast to other approaches, we have used only one minute of gait signal, focusing on minimizing the patients' effort, who may already have difficulties walking continuously and without aid, even for short periods of time, including those in the initial stages of the neural disease. Our results show that 96.88\% of accuracy may be achieved for this multiclassification problem, surpassing other results in the literature, and pointing to a step close to aid the diagnosis of neurodegenerative diseases.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma análise da escolha de métricas de desempenho na seleção de métodos supervisionados de detecção do estado de amaciamento em compressores herméticos alternativos para refrigeração. Dado que ensaios de amaciamento são realizáveis apenas nas primeiras horas de operação de uma unidade, e que após esse período é registrada apenas a operação normal do dispositivo, dados de ensaios geralmente contém medições majoritariamente em operação normal, e a escolha adequada de métrica de desempenho pode mitigar os efeitos negativos desse desbalanceamento em modelos de classificação. Foram avaliadas combinações de pré-processamento e modelos de floresta aleatória com parâmetros otimizados para as métricas da área abaixo da curva de característica de operação do receptor, o F-score para três diferentes configurações e o coeficiente de correlação de Matthews. Ao fim, a aplicação em dados experimentais de tais modelos indicou o coeficiente de correlação de Matthews e o F-score com tendência à precisão (beta = 0,5) como mais apropriados ao problema.

ABSTRACT. The rail system is essential for commercial activities and transport of people in several countries, playing an important role in improving economic indicators. In order to ensure the reliability and safety of rail transport, it is becoming increasingly important to monitor the conditions of the railway and to execute planned maintenance. The defect in the sleepers can cause an overload on adjacent sleepers, accelerating the structure fatigue of such components, contributing to the occurrence of new defects and finally affecting the track gauge. In this context, one proposes a new method for detecting defects in steel sleepers from the permanent way geometric signals, based on signal processing and machine learning. Three classifiers with different learning characteristics were trained: Artificial Neural Networks (ANN), Suport Vertor Machine (SVM) and AdaBoost. In addition, a multiple classifier system was implemented to improve system accuracy.

ABSTRACT. A crescente quantidade de dados disponíveis vem possibilitando técnicas de otimização e análises mais complexas. Como consequência da alta dimensionalidade, o custo computacional envolvido vem se tornando um ponto crítico. Diante deste cenário, este artigo propõe a aplicação do método de Análise de Componentes Principais (A.C.P.) para redução de dimensionalidade no ambiente de geração hidrelétrica, e avalia seu impacto no desempenho de técnicas de aprendizado de máquina supervisionado na predição do consumo. Ao aplicar a A.C.P., verificou-se que os dados reduzidos mantiveram a variabilidade de informações dos dados originais e obtiveram desempenho de predição semelhante ao obtido sem redução.

ABSTRACT. This paper presents an implementation of a fault detection scheme based on the identification of neuro-fuzzy models of a photovoltaic system in the AC conversion circuit. Fast fault detection implies the ability to perform preventive rather than corrective maintenance, which represents a benefit in the economical, material and environmental fields. Therefore, a method based on fuzzy logic with fuzzy residuals is proposed for the correct and fast detection of different types of faults. A residual evaluation is performed and a decision is made to what kind of threshold for robust fault detection is better. The results obtained show the good performance of the proposed scheme, where the detection system demonstrates its robustness to different faults. The proposed method is compared with traditional methods like mathematical model based on state-space equations and detection methods like Unknown Input Observers (UIO). The methods were applied into a real solar inverter and the results obtained were similar and as good as in simulations.

ABSTRACT. As estufas agrícolas são usadas para manter um ambiente de crescimento produtivo e saudável da cultura agrícola, que pode ser obtido por um sistema de controle automático com o objetivo de modificar os diversos parâmetros do comportamento dinâmico, otimizando a produção de um determinado cultivar. Entre uma das vertentes de desenvolvimento de estratégias de controle estão as que se baseiam em modelos matemáticos considerando as diversas interações físicas. Neste artigo, é apresentada a análise e simulação de um modelo dinâmico simplificado de uma estufa agrícola. O objetivo é obter o comportamento dinâmico das temperaturas interna, da cobertura da estufa e do solo, comparando-as com a temperatura externa. Os resultados da simulação indicam que o modelo apresentado é capaz de representar a dinâmica das diferentes temperaturas que afetam uma estufa agrícola.

ABSTRACT. This paper aims to analyze the influence of input variables on the performance of electric motor bearing fault classifiers. For this, the decision tree algorithm is used to determine and order the relevance of each input variable in the classification process. In this case, the relevance of eight time-domain variables associated with motor shaft vibration signals (RMS, peak, minimum, maximum, standard deviation, kurtosis and creast factor) are analyzed. Then, a performance analysis is performed between the number of fault classifier inputs by the accuracy obtained by it. With this, one can observe the best relationship between efficiency and effectiveness of the classifier. The results were obtained using data from the benchmark of Case Western University.

ABSTRACT. This paper presents a Binary Integer Linear Programming (BILP) formulation for the problem of optimal allocation of meters, considering two objectives: minimizing the number of meters and maximizing the number of identifiable faults. The problem was tested on a 15-bus European Medium Voltage System of CIGRÉ, considering the inclusion of a distributed generator and the possibility of operating the system as a weekly meshed network. The optimization problem was solved through the Algorithm for Bicriteria Discrete Optimization (ABCDO), to obtain an exact Pareto Front. Next, the Nondominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) was used to find different equivalent solutions for each Pareto Front point. The meter allocations obtained were used to feed a fault locating algorithm based on voltage measurements. The results presented allocations with one or two meters, reaching hit rates in the fault location close to 90%. Further, this work found optimal positions for the meters regardless of the topology variations, which is interesting for the application in modern distribution networks.

ABSTRACT. When the contact between an energized conductor and a high impedance surface occurs, a High Impedance Fault (HIF) is generated. It can cause interruption of electrical power supply, bushfires, and dangers to living beings. Even being a well-known and studied problem, there is still a need to develop more effective HIF protection schemes. To test these new techniques, HIFs' current signals are necessary. However, obtaining real measurements during the fault occurrence can be challenging. To solve this issue, tests are usually performed using computational models to represent the real HIF features as detailed as possible. However, setting the HIF models parameters can be a hard task. To solve this issue, this paper presents a methodology to extract the parameters of real HIF signals to use a complete and recently-developed HIF model and validate its use in a Distribution System (DS). Tests are carried out analyzing the harmonic and interharmonic content of the signals measured in the DS. The main goal is to help researchers use the HIF model in new scenarios, improving the quality of the tests of new and existing HIF protection schemes.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta um estudo sobre o Método da Correspondência de Valores de Corrente de Falta (MCVCF), que utiliza a capacidade de medidores inteligentes de reportar os afundamentos de tensão durante um Curto-Circuito (CC), para auxiliar no problema de localização de faltas em Sistemas de Distribuição (SDs). Serão investigados os efeitos da precisão limitada dos medidores, da presença de Erros Grosseiros (EGs) e das incertezas quanto a estimativa de carregamento do sistema sobre a confiabilidade do MCVCF. Também é proposta a utilização de um Estimador de Estado (EE) para SDs em conjunto com o MCVCF, para aprimorar a confiabilidade do método. Para mostrar a melhora alcançada a partir da proposta, foram realizadas simulações computacionais sobre um sistema de 19 barras com características típicas dos SDs.

ABSTRACT. A integração de parques eólicos ao Sistema Interligado Nacional traz consigo grandes desafios e inovações, uma vez que os sistemas elétricos de potência que contém esse tipo de geração, apresentam respostas diferentes da geração convencional (geradores síncronos) frente à distúrbios que possam ocorrer. Este artigo apresenta um estudo sobre o estado da arte referente as principais metodologias empregadas na localização de falta em linhas de transmissão e o desenvolvimento de um algoritmo de detecção de faltas aplicado em redes de distribuição de Parques eólicos. A metodologia empregada no algoritmo de detecção, baseia-se no cálculo da distância Euclidiana para detectar as faltas, utilizando somente sinais de tensão do sistema. Foram realizados inúmeros testes de curtos-circuitos considerando dois Parques eólicos, em diferentes condições de operação. Os resultados observados mostram a eficiência e robustez do método proposto ao detectar corretamente 99,5% das faltas aplicadas.

ABSTRACT. Faced whit various disturbances that accompany the distribution system, such as High Impedance Faults (HIF) they are considered one of the biggest problems faced by electricity supplier concessionaires. This phenomenon occurs when the primary conductor comes into contact with a high impedance surface, generating fault currents with low amplitudes. However, as currents coming from an HIF, it will not sensitize conventional protection devices that are driven by overcurrent’s. However, this type of fault evidences peculiar characteristics in the current signals and therefore, through the characteristics, this present work has as main objective to develop an algorithm capable of detecting as HIF, through the junction of the Wavelet Transform (TW) with the Linear Predictor (PL) defaults on typical fault currents signals, using a test system model of um Brazilian electric power utility, varying the contact surfaces, buses and their respective loads, showing promising results in the detection of HIF.

ABSTRACT. O sistema de bombeio centrífugo submerso (BCS) é um importante método de elevação artificial de óleo bruto no processo de produção mundial de petróleo. O motor de indução trifásico que aciona a bomba tem restrições geométricas acentuadas e opera em condições hostis de temperatura e pressão no ambiente de produção, logo possui alguns pontos de melhoria de projeto que devem ser explorados para melhor desempenho da máquina, como maior eficiência e maior densidade de potência. Este trabalho apresenta uma metodologia de desenvolvimento para o projeto eletromagnético de um motor de BCS de ímã permanente utilizando softwares de código aberto. O objetivo é demonstrar que o uso adequado e coordenado das ferramentas permitem o projeto e a otimização de sistemas com elevados desafios tecnológicos. Além destas, existem vantagens como a transparência do software, a não necessidade de custos com licenças e a possibilidade da computação paralela. Os principais requisitos de projeto e procedimentos básicos são discutidos neste artigo.

ABSTRACT. O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de uma ferramenta didática que sirva como suporte aos acadêmicos da disciplina de Subestações de Energia Elétrica. A aplicação proporcionará ao usuário demonstrações de manobras em arranjos de barramentos mais comuns, facilitando e proporcionando o entendimento dos diferentes equipamentos que compõem uma subestação. Decidiu-se a utilização do pacote Tkinter, que acompanha a distribuição oficial do interpretador de licença livre Python, sendo responsável pela interface gráfica com o usuário. Pretende-se realizar uma avaliação de qualidade da aplicação com os discentes da disciplina. O aplicativo será disponibilizado para \textit{download}, para uso pessoal e/ou acadêmico, através da plataforma de hospedagem GitHub.com, onde fornece controle de acesso e vários recursos de colaboração.

ABSTRACT. A humanidade encontra-se em um estado de constante evolução, com destaque nas áreas tecnológicas. Segundo o Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada (IPEA), em 2020 a demanda por profissionais qualificados nas áreas de engenharia já era estimada em 1,15 milhão de profissionais. Diante da alta demanda de pessoas com domínio nas áreas de engenharia, sobretudo com conhecimentos práticos, é visível a necessidade de uma formação adequada que contemple tanto os fundamentos teóricos, que são essenciais, quanto os fundamentos práticos. Portanto, este artigo propõe a elaboração de um módulo didático para o estudo de diversas áreas da engenharia, tais como: Programação, Microcontroladores, Acionamento de Máquinas Elétricas, Sistemas Supervisórios e de Controle, além de conceitos sobre Eletrônica Básica e de Potência.

ABSTRACT. Neste trabalho, apresenta-se uma ferramenta para o estudo, ensino e simulação de motores de indução trifásicos, na qual desenvolve-se a simulação e a representação do campo magnético girante, tema essencial para a compreensão do funcionamento dinâmico do equipamento. Aborda-se para isto, o uso das novas tecnologias educacionais como ferramentas didáticas no processo de ensino e aprendizagem. Utiliza-se como ferramenta o software Matlab®, onde um algoritmo de simulação e uma interface dinâmica são desenvolvidos, permitindo o ajuste de diversos parâmetros e condições de operação do motor, para a obtenção do respectivo campo magnético girante. Apresenta-se os resultados obtidos, demonstrando a simulação e sua contribuição para a compreensão e aprendizado do fenômeno físico.

ABSTRACT. In this article, we present a proposal for teaching the basic elements of process control without the need for any advanced mathematic tool. This teaching methodology addresses conceptually the majority of the steps required for the analysis and design of simple control systems. For such, basic calculus and physics tools are used for the analysis of case studies and practical environments (in simulation and experiments). Herein, we briefly detail the programmatic content of this educational guideline, as well as tools that can be used in the classroom. Several examples are used to illustrate the main ideas. Furthermore, a test-bench kit is proposed in order to carry out experiments regarding different subjects.

ABSTRACT. Estudos realizados em plantas reais mostram que as falhas repetidas e/ou intermitentes ocorrem com frequência durante a operação de um sistema. quando se trata de diagnosticar a ocorrência de falhas repetidas, o problema passa a ser o de determinar o número de ocorrências da falha, i.e., para um dado k inteiro, assegurar, a partir da observação de eventos, que a falha ocorreu k vezes. Neste artigo, o problema da diagnosticabilidade de falhas repetidas será revisitado, e algoritmos para a verificação da diagnosticabilidade-k baseados tanto na construção de autômato de teste quanto na construção de verificadores serão propostos e, com base nestes autômatos, condições necessárias e suficientes para a diagnosticabilidade-k serão apresentadas.

ABSTRACT. A Indústria 4.0 iniciou um processo de digitalização e para isso vem utilizando novas tecnologias como a Internet das Coisas, Computação em nuvem, Arquitetura Orientada a Serviços e Sistemas de Controle Via Rede. O uso integrado dessas tecnologias em aplicações de automação e controle de processos proporcionam vantagens, como a interoperabilidade vertical e a padronização da comunicação, através do compartilhamento de serviços em rede. Nesse artigo é estudado a redundância de controladores de processos industriais e investigado o desenvolvimento de um controlador redundante usando uma arquitetura de automação orientada a microsserviços. O controlador redundante (PID4.0 ) é baseado numa modificação do algoritmo PIDPlus para controle em rede para operação como um microsserviço. Adicionalmente, uma aplicação de redundância (orquestrador) é responsável pela orquestração dos microsserviços e o registro das variáveis de controle, permitindo o compartilhamento de dados das variáveis de processo entre os controladores redundantes (em réplica). Os resultados experimentais obtidos numa planta piloto em diferentes cenários demonstraram viabilidade e eficácia na implementação de redundância de controladores de processo como um serviço, bem como as vantagens deste tipo de implementação.

ABSTRACT. Recentemente, uma nova arquitetura para diagnóstico descentralizado denominada Diagnóstico Síncrono Descentralizado foi proposta. Nesse método, diagnosticadores locais são calculados com base no comportamento livre de falha dos componentes do sistema, reduzindo o tamanho dos diagnosticadores locais para implementação. Embora esse método tenha sido implementado com sucesso, sua principal desvantagem é o crescimento da linguagem livre de falha gerada pelo sistema para o diagnóstico, o qual reduz a eficiência do diagnóstico. Neste trabalho, com o intuito de contornar esse problema, um método para o diagnóstico síncrono descentralizado com coordenação (DSDC), que utiliza subautômatos em forma de clusters dos componentes locais para o refinamento do diagnóstico, é proposto. Para tanto, um protocolo de comunicação entre os estimadores de estado locais e o coordenador é proposto. O método previne o crescimento da linguagem livre de falha para o diagnóstico, garantindo a mesma performance que o método tradicional centralizado.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma proposta para detecção de anomalias em Redes Industriais Não-IP em Sistemas de Controle Industrial (SCI). As redes industriais não-IP (Internet Protocol) são amplamente aplicadas em SCI para conectar sensores e atuadores aos sistemas de controle ou às redes de negócio. As redes industriais não-IP foram projetadas para estar no ambiente de segurança isolado e quase não contêm recursos de segurança cibernética e são vulneráveis a vários ataques. Embora façam parte das camadas de comunicação, poucos controles externos de segurança cibernética são aplicados nessa importante camada. Como uma extensão do trabalho de Moura et al. (2021a), este estudo propõe e testa um protótipo de um sistema agnóstico de detecção de anomalias para detectar anomalias em redes industriais não-IP como uma medida adicional de segurança cibernética. A proposta inclui definições de hardware, software e algoritmos aplicáveis a qualquer rede não-IP. A prova de conceito mostrou a viabilidade da proposta com altas taxas de detecção de anomalias.

ABSTRACT. This work aims to solve the problem of reducing the production time of the MecatrIME Platform, which is a challenge given its complexity and scale. For this, simulation tools are used for discrete events and systems engineering. The case of one station on the platform was investigated, developing reference model, which were validated by comparison with real data from tests performed, and demonstrating points of change that resulted in improvements in the production time of the station studied, solving the problem of scalability that prevented previous work from achieving viable results.

ABSTRACT. Using the RTK technique, GNSS receivers may achieve centimeter positioning accuracy, but the high cost limits its use in many applications. This work brings assembly schemes and open-source codes of analysis and implementation of a low-cost RTK applied in an autonomous surface vehicle with an embedded sensor to survey the water conditions of hydroelectric generation reservoirs. This system has out-of-the-box compatibility with equipment that operates with GPS or GNSS receivers and its costs are less than R\$10,000.00. In the tests, the system achieve an accuracy of approximately 0.12 m, a value better than 4.5 m obtained with the receiver operating with single-point positioning. Thus, the proposed system is able to improve the data collected by the embedded sensor and the vehicle navigation, without increase significantly the final cost.

ABSTRACT. Neste artigo é proposto o uso de sensores inerciais consecutivos para estimativa de ângulos articulares no corpo humano, bem como em dispositivos rı́gidos como exoesqueletos e robôs articulados, sendo considerado a ocorrência de possı́veis desalinhamentos online e adaptação automática, promovendo a robustez do sistema a tais incertezas. A proposta consiste modelar o problema como uma articulação esférica com projeção dos movimentos no plano de maior amplitude angular, sendo definido um problema de minimização para o alinhamento virtual automático dos sensores inerciais. No estudo foram desenvolvidos dois sistemas de filtragem baseados em Kalman para atingir a proposta, sendo o primeiro utilizado como ferramenta de otimização e ajuste online dos parâmetros de alinhamento virtual dos sensores, já o segundo foi responsável pela fusão dos sinais afim de estimar o ângulo articular da junta modelada. Os resultados obtidos foram promissores, sendo obtido correlação de Pearson em torno de 0.99 e RMSE próximo de 1 grau quando comparados com medidas de um encoder, e a adaptação do sistema às mudanças bruscas de orientação foram de poucos segundos após a ocorrência, sendo esta dependente do tamanho da janela de dados de ajuste.

ABSTRACT. In recent decades, the increased use of robotic manipulators in the industrial environment has increasingly impacted the human-robot interaction and the safety performance during this interaction. Consequently, control methods that can predict contact, control force, or trajectory to avoid damage during collision become required. This paper considers mode and state estimation for detecting contact in a single-link flexible joint manipulator using the moving horizon estimation (MHE) approach. This method was addressed by employing a least-squares optimization problem, solved for each instant of time to select the best estimation of the system behavior. First, the main aspects of the method have been presented, then the effectiveness of the proposed approach was demonstrated through simulation results, comparing the solution for the real system and the estimate.

ABSTRACT. Manobras de estacionamento de veículos em grandes cidades têm grande influência na fluidez do tráfego e medidas que minimizem tempo e espaço dispendidos nestas manobras são de grande valia. Como ponto de partida, deve-se planejar o melhor caminho para realizar o estacionamento, uma tarefa não trivial no que tange aos veículos não-holonômicos preponderantes nas grandes metrópoles. Com base neste cenário, este trabalho apresenta um algoritmo de planejamento de caminho para estacionar um automóvel baseado em parametrização polinomial otimizada por algoritmo genético. O objetivo é definir uma lei de movimento para conduzir o veículo de uma pose inicial perto de uma vaga de estacionamento para uma pose final dentro desta última de forma suave, sem interrupção e evitando quaisquer obstáculos no caminho. O rastreamento de caminho é realizado via controlador de perseguição pura. Resultados são apresentados em ambiente de simulação física 3D e comparados com outra abordagem presente na literatura, demonstrando a sua utilidade e provendo as bases para estudos mais amplos.

ABSTRACT. Over the years, the robot grasping area has received considerable attention. Several techniques were developed to increase the efficiency and autonomy of robot manipulators. This work presents a brief review and analysis of different techniques applied to deep learning-based robot grasping generation models, in addition to some of the challenges that need to be overcome in the area.

ABSTRACT. Controle preditivo baseado em modelo (MPC) é uma metodologia de projeto de controle baseada na existência de um modelo de predição para a solução de um problema de controle ótimo com restrições em um horizonte finito e deslizante. No entanto, na inexistência de modelos matemáticos que descrevam o comportamento dinâmico do sistema, faz-se necessário utilizar técnicas de identificação para viabilizar o projeto de controladores preditivos. Nesse contexto, esse trabalho aborda o problema de controle preditivo utilizando uma técnica de identificação de sistemas dinâmicos não-lineares baseada em métodos não-paramétricos de aprendizado de máquina, conhecida como Lazily Adaptive Constant Kinky Inference (LACKI). Portanto, valendo-se da predição inferida por meio de um conjunto de dados que descrevem relações de entrada e saída do sistema, uma estratégia de controle preditivo não-linear é apresentada e validada através de exemplo numérico.

ABSTRACT. In this article, the $\mathcal{H}_{\infty}$ model reference problem in two degrees of freedom (2DOF) control methodology using dynamic output feedback for continuous-time linear systems is presented. The controller design is formulated in terms of Linear Matrix Inequalities (LMIs). An illustrative example is presented to demonstrate the utility of the proposed synthesis procedure.

ABSTRACT. Este artigo aborda o problema de controle distribuído para sistemas não lineares interconectados sujeitos a retardo variante no tempo entre as interconexões. Apresenta-se uma nova condição suficiente para a estabilização do sistema interconectado em malha fechada baseado na teoria de Lyapunov e considerando que as interconexões não lineares são limitadas por setor contido em um domínio politópico. Simulações numéricas ilustram a eficiência do método proposto em garantir a estabilidade assintótica do sistema interconectado global.

ABSTRACT. Neste artigo, é proposto o projeto e análise do controlador extremal multivariável estocástico baseado no método Gradiente na presença de atrasos. São tratados sistemas de múltiplas entradas com atrasos nos canais de entrada e atraso de saída. A compensação de fase dos sinais de perturbação estocásticos e um novo preditor baseado na estimativa da Hessiana desconhecida serão apresentados e incorporados ao sistema em malha fechada, garantindo a estabilidade exponencial e a convergência a uma pequena vizinhança do ponto de extremo. Este resultado é rigorosamente alcançado utilizando a transformação backstepping e a teoria da média em dimensões infinitas. Um exemplo numérico ilustra o desempenho do controle extremal estocástico para compensação de atrasos.

ABSTRACT. Control systems of aircraft dynamics focus on choosing configurations that meet certain criteria related to speed response, damping ratio, error in steady state, among others. Aeronautical engineering applications have safety requirements, and in this respect, the use of optimization algorithms assist in the ability to develop models of increasing complexity. Therefore, the main objective of this work is to develop a methodology for optimal tuning of fractional order proportional integral derivative (FOPID) controller based on particle swarm optimization (PSO) for multiple input multiple output (MIMO) aircraft model. This work can contribute to the aeronautical performance through the development of simulations seeking the best parameters from the controller, allowing flight conditions according to pre-established requirements. Three stochastic optimization algorithms were studied: global random search (GRS), local random search (LRS) and PSO. The PSO delivered the best results. Different performance indices based on the integral of error were used as objective functions. The ITAE (integral of time multiplied by the absolute error) index was chosen for presenting the best performance. It was necessary to limit the input values of the models, taking into account the limitation of the integrator term of the controller based on the anti-windup (AW) technique. Based on the prerequisites for the aircraft, the performance metrics achieved results considered adequate to the challeging demands of the task.

ABSTRACT. Este trabalho tem como objetivo otimizar o projeto de uma máquina síncrona de ímã permanente montado na superfície do rotor. O algoritmo de enxame de partículas foi utilizado no processo de otimização, onde também foi adotado um software de Análise dos Elementos Finitos (FEA) para realizar a análise eletromagnética no desenvolvimento do algoritmo. Dentre as possibilidades de variáveis de projeto na máquina adotada, foram consideradas a espessura do ímã, o passo polar e a razão da largura da ranhura (que altera a ranhura proporcionalmente). Como objetivo final, foi desenvolvida uma função de custo, que deve ser minimizada e é composta por objetivos de otimização. Os objetivos de otimização são ripple de torque e densidade de potência. Em seguida, são apresentados os resultados encontrados, onde foi possível obter uma redução de 81,3% no ripple de torque e um aumento de 12,5% na densidade de potência.

ABSTRACT. In this paper, we propose a fault diagnoser for the drilling process on a CNC machine. The fault diagnoser uses only the spindle power and Z axis displacement read directly from the system controller, and does not need any additional sensors. The proposed diagnoser is capable of identifying the occurrence of a wrong sequence of events executed by the system and the use of a material different from the expected.

ABSTRACT. Este trabalho avalia a escalabilidade uplink de redes industriais sem fio em função de conceitos de centralidade. Emprega-se simulações de redes centralizadas com topologia de malha, tomando redes WirelessHART como estudo de caso, em cenários de alta densidade de nodos e de variadas quantidades e posicionamentos de pontos de acesso. Avaliam-se critérios de performance (como taxa de atualização, tamanho de buffer dos nodos e confiabilidade) como variadas especificações de projeto. O estudo infere que as menores taxas de sucesso em comunicação fim-a-fim concentram-se em cadeias cujos dispositivos de topo apresentam altas centralidades de grau e de intermediação, e pacotes gerados em dispositivos com menores centralidades de proximidade tendem a serem os mais faltosos.

ABSTRACT. This work presents the development and identification tests of a reverse osmosis (RO) desalination pilot plant. The devices that compose the system are: two hydraulic diaphragm pumps, a pre-filtration assembly, pressure and flow sensors, human machine interface (HMI), data acquisition system, and a pair of RO desalination membranes positioned in series. Given the several parametric uncertainties of the system, the experimental identification of dynamic models was performed. Considering one of the pumps as model input, and the pressure at the inlet of the membranes as output. For data acquisition the input and output were correlated with the application of a square wave excitation signal, with the system operating at around 50 psi. There were four different models, 1st order showed performance of 68.92%, 2nd order 72.8%, 3rd order 74.6%, and 4th order 73.3%. The models were also validated through residual analysis

ABSTRACT. Sistemas de segunda ordem constituem uma classe de modelos matemáticos usada para representar uma variedade de processos físicos a controlar, tais como sistemas de amortecimento de veículos, vazão de bombas hidráulicas e robôs manipuladores. Devido aos limites práticos inerentes aos sistemas físicos (ou em suas representações matemáticas) como também restrições existentes nas variáveis de entrada, o controle sob restrições tornou-se uma linha de pesquisa importante. Neste contexto, o objetivo principal do presente trabalho é o desenvolvimento de conceitos e ferramentas para o controle de sistemas lineares de segunda ordem, utilizando a propriedade de invariância positiva de conjuntos poliedrais. A invariância positiva possui como característica manter toda a trajetória dos estados de um sistema dentro de um único conjunto. Tal característica é incorporada na análise e projeto da lei de controle, visando garantir estabilidade interna e respeito às restrições. Neste trabalho o controle desse sistema específico é resolvido pelo posicionamento de autoestrutura, garantindo que os autovalores estejam em regiões de estabilidade.

ABSTRACT. O algoritmo ARS é uma método de aprendizagem por reforço que busca mapear as melhores ações para as condições de operação do processo. Inicialmente o algoritmo não possui instruções e nem algum conhecimento da dinâmica do processo. Assim, essa técnica busca o aprendizado enquanto interage com o processo e a busca pelas melhores ações é norteada somente por um sinal numérico de recompensa. O processo do tanque de agitação contínua (CSTR), simulado em Python, é utilizado como ambiente de interação do algoritmo ARS. O principal objetivo desse trabalho é aplicar o algoritmo ARS para sintonizar um controlador PI do processo CSTR. Os estados são os valores dos setpoint aplicado ao processo antes e após sua variação. As ações são os parâmetros do controlador PI para cada conjunto de referência (estados). A recompensa foi definida como o inverso do somatório do módulo do erro. As sintonias propostas pelo ARS são 8,3% (mesmo ponto de operação) melhores que o benchmark de sintonia escolhido para comparação.

ABSTRACT. O peneiramento é um processo que classifica partículas por tamanho. A indústria de mineração faz uso desse processo por meio de peneiras vibratórias, principalmente em circuitos de britagem. O objetivo é separar um fluxo de material em duas frações: material mais grosso (retido) e material mais fino (passante). A fração de material grosso alimenta os britadores para ser cominuído (reduzido o tamanho de partícula). Quando o peneiramento é ineficiente, finos são carregados junto com as partículas grossas, o que sobrecarrega a etapa de britagem, causando perdas de produtividade e até mesmo danos em equipamentos. Na literatura, é comum encontrar trabalhos de controle para aumento de eficiência de britadores, mas pouco há sobre sistemas de controle para aumento de eficiência em peneiras. Nesse artigo é apresentada uma solução por controle fuzzy aplicada em um processo de peneiramento formado por dez linhas paralelas, em uma usina de beneficiamento de minério de ferro da Vale, em Canaã dos Carajás, PA. Os resultados indicam um aumento de 15,87% no tempo em que as peneiras operam em maior eficiência.

ABSTRACT. Abstract: This work presents the design of RST controllers for elbow's flexion and extension movements through simulation. Mathematical models for the movements were identified and the RST parameters of two controllers were obtained. The operation of the controllers was evaluated operating individually and, later, in parallel. At the end, new studies are proposed to adapt the controller obtained in the simulation to be used in tests with real limbs.

Resumo: O trabalho apresenta o projeto de controladores RST para a articulação do cotovelo fazendo uso do software de simulação Opensim. Foram identificados modelos matemáticos para os movimentos de flexão e extensão de cotovelo, como também, obtidos os parâmetros RST de dois controladores. O funcionamento destes foi avaliado operando de maneira individual e, posteriormente, de maneira paralela. Ao final são propostos novos estudos para que o controlador obtido na simulação possa se adaptar a testes reais.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma análise técnica que mostra a relevância da consideração do modelo ZIP no problema do fluxo de carga aplicado aos sistemas de distribuição de energia elétrica. O objetivo principal da análise é avaliar numericamente o impacto desta modelagem na solução dos problemas de otimização tradicionalmente abordados no planejamento de sistemas elétricos de potência (especificamente, estuda-se o problema de alocação de equipamentos -bancos de capacitores e unidades de geração distribuída). A análise matemática realizada usando a rede teórica IEEE 118-bus permite mostrar que as perdas técnicas e os perfis de tensão obtidos na solução ótima do problema diferem quando três cenários de modelo ZIP são considerados, ou seja, essa abordagem não deve ser negligenciada em estudos de planejamento e operação dos sistemas, pois a não-consideração do modelo ZIP pode levar a diagnósticos errôneos da rede e consequentemente a investimentos imprudentes sob a ótica do mínimo custo global que a ANEEL preconiza.

ABSTRACT. No presente artigo são apresentados a criação de alguns modelos que considerem a presença de geradores distribuídos fotovoltaicos na análise das perdas técnicas. Essa análise é realizada considerando uma rede teste, o IEEE 34 barras, conciliado a modelagem da rede com as regulamentações exigidas pela ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica). Para a consideração de sistemas fotovoltaicos, são levados em consideração os dados de posse da concessionária de energia e da ANEEL, além da utilização do software OpenDSS (Open Distribution System Simulator). Diante do exposto é analisado o impacto metodológico com as mudanças propostas, buscando por uma maneira mais coerente de representação e apuração das perdas técnicas do sistema de distribuição de energia elétrica. Ademais, são avaliados outros impactos que podem vir a ocorrer na metodologia e na rede elétrica.

ABSTRACT. he intensity of waste generation has become one of the biggest problems in today's society, as it is a virtually impossible problem to be eliminated, where one of the possible solutions would be to take advantage of the benefits that waste can bring, which is the generation of electric energy through the use of biogas generated in landfills. Thus, this theme was thought to provide a general understanding of landfill, solid waste, biogas production, electric energy generation through the use of biogas. Where it will first be addressed on solid waste, forms of waste treatment, classification of biodigesters and mechanisms for obtaining biogas, use of biogas as a fuel source and the conversion of biogas into electrical energy, Micro and Mini-generation distributed for cogeneration. Aiming to study the potential for energy generation from landfill waste, aiming to develop the use of biogas as an alternative source of renewable energy and to estimate the potential for electricity generation derived from methane gas originating from landfill waste. Using the estimation method, it was possible to see that Foz do Iguaçu landfill has an average production capacity for biogas generation and among the technologies for converting the biogas thermal potential into electric energy, we choose to use the one from the otto technology cycle already established in the market very efficiently.

ABSTRACT. Microgrids are basically composed of dispatchable and distributed generation, storage system and loads. They must be able to guarantee a stable supply of energy to the loads, being able to operate in connected or islanded mode in relation to the energy utility. Studies to evaluate the Electric Power Quality indices must be carried out for different operating conditions. In this paper, a modeling of the distribution grid to be served with the implementation of the CAMPUSGRID microgrid using PSCAD/EMTDC software are presented. Simulation Results of diferent load profiles, load connection/disconnection scenarios and intermittent generation integration are presented.

ABSTRACT. Power systems are subject to different types of disturbances, such as faults, line switching or loss of a large generator. The system is designed to adjust to these changing conditions within voltage and frequency limits. However, some system disturbances may cause loss of synchronism between a generator and the rest of the grid, or between interconnected power systems. During events of loss of synchronism, it is necessary to separate the generator or system areas operating asynchronously to prevent cascading power outages and equipment damage. On the other hand, severe power swings may seem as a fault, leading to undesired trips for conditions which may be stable. In this scenario, it is necessary to block relays that are sensitive to operate. This paper aims to present a modeling for the out-of-step tripping relay (78 OST) and out-of-step blocking relay (68 OSB) using the Matlab\Simulink software. The models were availed for a range of events such as loss of generators, faults and line openings, in order to evaluate the effectiveness of these relays in avoiding major impacts on the system.

ABSTRACT. Este artigo apresenta a planta didática Sallen-Key-Duino, construída para estudo de controladores digitais. Apresentam-se ainda os resultados teóricos e experimentais da construção de um controlador discreto com compensador, concebido com base na análise em frequência da planta didática. Os resultados práticos e analíticos do estudo são comparados no software MATLAB, para mostrar a eficácia da planta e do método de controle escolhido.

ABSTRACT. This work presents a study on the efficiency of converters in noncascad configuration. In the introductory, a contextualization of the problem is made, as well as the main points to be observed in the design of a practical application of a driver for LED lighting. Then, an approach is made to the basic topologies of converters in the noncascad configuration, to expose their qualities as power factor pre-regulators, indicating the best configuration for LED drivers. A modeling for the indicated topology is proposed in order to be able to study the efficiency of the pre-regulator and power controller, which employs non-idealities that best represent the real operating conditions. Finally, simulations are performed in order to validate the models and analyze the overall efficiency

ABSTRACT. Os programas de simulação em tempo real e os sistemas hardware-in-the-loop (HIL) vêm sendo cada vez mais utilizados na engenharia elétrica, cada um com suas peculiaridades. A empresa Typhoon HIL Inc. possui software e hardware para simulações em HIL. A complexidade da rede, por exemplo quando há múltiplos conversores de potência, influencia na modelagem. O modelo do hardware também impacta na configuração do circuito. Sendo assim, dependendo da complexidade, é necessário que o usuário particione o circuito. Além disso, a divisão em subcircuitos tende a acarretar conflitos entre elementos, demandando a configuração de snubbers. Neste contexto, o presente trabalho tem o objetivo de apresentar uma modelagem no software Typhoon HIL, utilizando como exemplo uma rede contendo um Condicionador Unificado de Qualidade de Energia (UPQC), demonstrando uma metodologia para o funcionamento correto do circuito e como preparação para o uso em um sistema HIL. Além disso, uma avaliação da interferência dos snubbers configurados é realizada.

ABSTRACT. The contributions of this paper are two-fold: (i) a novel linear programming model for selecting minimal drawdown portfolios, and (ii) a linear regression-based evaluation setup for testing the assumption that drawdown minimization on historical data also leads to its minimization over future data. The proposed model was evaluated on roughly 10-year Brazilian stock market data. Results are presented via $R^2$-coefficient distributions which are achieved by contrasting in-sample and out-of-sample portfolio's measures. Despite market non-stationarity and complexity, empirical evidence suggests that medium-term historical data is significant for selecting portfolios with minimum drawdown.

ABSTRACT. A previsão do tempo é fundamental no setor de energias renováveis, sendo indispensável o uso de informações climáticas como umidade do ar, pressão atmosférica, temperatura, velocidade do vento e incidência de radiação solar, as quais podem ser consideradas variáveis para predições em uma determinada região. Em particular, há um notório potencial para o emprego de energia solar fotovoltaica no Nordeste brasileiro devido à grande incidência de radiação solar na região e, a partir das séries temporais climáticas, é possı́vel treinar modelos de aprendizagem profunda que busquem prever a curto e longo prazo a irradiação solar. Este trabalho visa analisar estatisticamente e prever uma série temporal de incidência de radiação solar total diária no municı́pio de Quixeramobim, no Ceará, através de métodos de aprendizagem de máquina. Os resultados obtidos indicam que os modelos predizem a irradiação solar com erro de predição baixo quando comparado a resultados existentes na literatura.

ABSTRACT. Uma das maneiras de extrair as características temporais, encontrar a tendência, sazonalidade e eliminar o ruído de uma série temporal, é utilizar uma técnica de decomposição de séries temporais. Neste trabalho, são apresentados dois métodos de decomposição de séries temporais. O primeiro realiza o algoritmo SSA para a decomposição da série temporal usando uma abordagem mais usual, em que os autovalores e autovetores são calculados a partir da série temporal em batelada. Na segunda abordagem, os autovalores e autovetores são atualizados recursivamente. Os métodos foram implementados em MatLab\textsuperscript{\textregistered} e os custos computacionais dos algoritmos foram comparados. Os resultados ilustram que a abordagem SSA recursiva obteve custo computacional menor e com reconstrução da série temporal tão boa quanto à do método em batelada.

ABSTRACT. A medição da velocidade do vento é um tema chave para a otimização da geração energética em usinas eólicas. Atualmente, inúmeras são as formas de realizar sua estimação, no entanto, os anemômetros mecânicos usuais são rudimentares e apresentam uma margem de erro considerável devido ao atrito entre peças e a inércia do sistema. Dessa forma, observa-se no cenário atual, uma maior tendência para o uso de anemômetros ultrassônicos, os quais se baseiam no cálculo do tempo de voo da onda ultrassônica, grandeza que consiste no intervalo de tempo necessário para que uma onda emitida de um transdutor ultrassônico emissor alcance um transdutor receptor. Sendo assim, uma das técnicas para estimar o tempo de voo da onda ultrassônica é a Detecção de Limiar, porém, esse método é profundamente afetado por sinais ruidosos. Nesse artigo, com objetivo de tornar esse método mais robusto, uma aplicação da Transformada Wavelet integrada ao método de Detecção de Limiar é apresentado, sua construção comentado assim como seus resultados.

ABSTRACT. This work presents an application of non-linear model predictive control (NMPC), combined to a kinematic model based in dual quaternion of a comercial robotic manipulator. The 6---DOF serial manipulator, VP-6242 by Denso Robotics was used as reference. Having developed the system's explicit model, optimal control actions are computed in a prediction horizon according to an objective function to be minimized. The optimization problem, considers the structure constraints determined by the robotic system, guaranteeing physical integrity. Dual quaternion algebra adds robustness to the model regarding singularities and computational advantages when compared to traditional homogeneous transformation matrices methods. For NMPC, is possible to deal with multiple variable problems of non-linear nature, which solution is provided by MATLAB MPC Toolbox. Simulation results are presented, showing that the implemented algorithm is capable of generating safe and smooth routes to the highly complex system.

ABSTRACT. A queda tende a gerar danos físicos e psicológicos, principalmente para as pessoas com idade acima dos 65 anos. Tais danos podem ser agravados caso as mesmas morem sozinhas e não consigam ajuda no tempo adequado. Esta é uma das motivações para se investigar dispositivos inteligentes nas residências, atuando como forma de monitorar alguma ação ou incidente. Técnicas de aprendizagem de máquina têm sido aplicadas para aumentar a eficácia desses dispositivos, procurando por padrões em sinais de áudio e em imagens. Quando se recorre às DNN (Deep Neural Networks) as taxas de sucesso aumentam, mas essas soluções costumam utilizar processamento em nuvem, o que pode trazer uma sensação de insegurança ao usuário. Este trabalho investiga um sistema de monitoramento do ambiente, capaz de detectar incidentes de queda, sem invadir a privacidade do usuário, por ser baseado em imagens térmicas. Alguns modelos de DNN foram testados para escolha de um modelo que melhor se adeque ao problema, buscando arquiteturas com poucas camadas de processamento para que possam ser embarcadas para processamento local. Foram utilizadas imagens de dois sensores distintos, redimensionadas para o tamanho padrão de 64x64 pixels, resultando em uma acurácia média de 91,66% para a rede LSTM (Long short-term memory ou memória de longo prazo) bidirecional, e de 97,88% utilizando a rede VGG16.

ABSTRACT. Em 2015, as Nações Unidas adotaram os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) visando promover a proteção ambiental, o crescimento econômico e a justiça social para garantir um futuro sustentável. Nesse sentido, a ciência é fundamental na condução de pesquisas que viabilizem a implementação e o monitoramento do impacto dos ODS. Além disso, a automação e a inteligência artificial têm sido determinantes para o desenvolvimento tecnológico. Dado esse cenário, este estudo propõe um modelo de classificação multi-alvo baseado em processamento de linguagem natural e redes neurais recorrentes, a fim de mapear publicações científicas do Congresso Brasileiro de Automática (CBA) 2020 aos ODS. Os dados utilizados para o treinamento do modelo compreendem títulos de publicações coletadas da base de dados Scopus, por meio da ferramenta SciVal, sendo relacionados a 16 dos 17 ODS. Resultados evidenciaram que os rótulos mais frequentes para os títulos dos artigos do CBA foram dos ODS 7 e 9, relacionados à energia limpa e à inovação industrial. Além disso, todos os ODS associaram-se a pelo menos uma publicação, reforçando a ideia de que a automação inteligente pode contribuir de forma diversa e interdisciplinar com a implementação dos ODS.

ABSTRACT. The management of distributed energy resources has gained special attention in the field of research with the aim of exploiting the capacity of these resources to the maximum, where many expect from the correct management the solution to the problems of intermittence and increase participation of renewable energy sources. This work presents a management system for electric vehicle charging stations in the presence of distributed energy resources. In this context, uncertainties related to scheduled charges and the service of unscheduled charges are met by an algorithm that seeks to carry out the operation of the charging station in real-time. Furthermore, the ability of the proposed management system to meet the demand response signaling imposed by the distribution system operator is evaluated.

ABSTRACT. O presente artigo apresenta uma arquitetura de software multimodal, desenvolvida para incorporar as funcionalidades de um sistema robótico autônomo com interações sociais. A arquitetura será implementada em uma cadeira de rodas, tornando-a inteligente e possibilitando mais de uma forma de navegação, sempre considerando os dados obtidos do ambiente e das pessoas.

ABSTRACT. Neste artigo, estuda-se o problema de controle de plantas de recuperação térmica solar aplicadas em campos de petróleo. Nestes sistemas, deve-se maximizar a energia solar capturada no campo de coletores e a produção de vapor para atender a demanda dos poços injetores. O sistema de controle proposto neste trabalho considera estes objetivos através de uma abordagem decentralizada: (i) um controlador PI com ação antecipativa é utilizado para controlar a temperatura do fluido de transferência térmica no campo solar; e (ii) dois controladores PIDs são utilizados para controlar o nível de líquido e pressão de vapor na saída do gerador de vapor. Resultados de simulação com dados reais de irradiação solar e temperatura ambiente são apresentados para ilustrar a eficiência da estratégia proposta.

ABSTRACT. Com a aprovação da Lei Nº 14.120, de 1º de março de 2021, que inclui mecanismos para o desligamento dos consumidores inseridos ao perfil do comercializador varejista na Câmara de Comercialização de Energia Elétrica (CCEE), é esperado que aconteça uma maior abertura e modernização da regulação para adesão de todos os consumidores ao mercado livre. Um conjunto sintético de conceitos que envolve o mercado varejista de energia elétrica, em especial a Figura do comercializador varejista, é apresentada. São realizados estudos de análise da operacionalização do mercado varejista na CCEE, considerando os riscos e a viabilidade financeira desse modelo de comercialização de energia. Para ilustrar, é apresentada uma análise da migração de um consumidor comercial de média tensão do mercado cativo para o mercado livre, via comercializador varejista, e avaliados os processos que envolvem riscos e ganhos econômicos.

ABSTRACT. Nowadays digital security systems are ordinary tools on a day by day, going by biometrics such as digital and facial recognition to the traditional users and passwords methods. Noticing the popularization of wearables, this paper proposes a biometric recognition method using ECG signals that can be obtained by the current technology of smartwatches, that differ from traditional 12-lead ECGs. First it was used a blind segmentation method to the electrocardiogram signal, which was treated with a Butterworth filter to attenuate signal noise. It was applied the Stockwell transform to the signal, shifting it from time domain to time-frequency domain, therefore obtaining the unidimensional complex trajectories of each sample as the MLP’s input. The proposed MLP model were able to obtain an 95,96% of accuracy using a data window of 500 discrete samples, showing its ability to set apart each subject signal.