ABSTRACT. Este trabalho aborda o dimensionamento de um banco de baterias destinado a um projeto de retrofit de um caminhão diesel-elétrico utilizado em operações de mineração. Inicialmente, é apresentado o sistema original do caminhão e a proposta de modificação para a adição de um pacote de baterias, visando aprimorar seu desempenho e eficiência energética, além de realizar um estudo sobre seu perfil energético. Com base nessas análises, é desenvolvido um banco de baterias adequado para atender às necessidades operacionais do veículo.

ABSTRACT. Diante das políticas de descarbonização, a eletrificação veicular assume protagonismo como uma alternativa mais sustentável em comparação aos veículos convencionais de combustão. A cidade de Cuiabá foi selecionada como uma das cidades-sede da Copa do Mundo de 2014, desencadeando a construção incompleta do Veículo Leve sobre Trilhos (VLT). Subsequentemente veio a aprovação do projeto do Ônibus de Trânsito Rápido (em inglês, BRT – Bus Rapid Transit), o qual será movido à eletricidade e foi proposto pelo Governo Estadual do Mato Grosso. Este artigo se concentra na avaliação da viabilidade técnica e econômica da substituição de ônibus movidos a diesel por ônibus elétricos com baterias. Os resultados destacam uma transição promissora para os veículos elétricos, apesar dos desafios iniciais, como os custos de capital (CAPEX) elevados e a limitada adoção da tecnologia no país. A análise revela um custo total de propriedade (TCO) 19,17% menor em comparação com o modal a diesel, devido à redução das despesas operacionais (OPEX) a longo prazo. Os indicadores financeiros acerca do investimento apontaram uma substituição financeiramente viável, apresentando um payback de 7 anos. Além disso, a incorporação de energia fotovoltaica para recarga da frota revela-se uma estratégia pertinente e eficaz, promovendo a sustentabilidade e eficiência no transporte público.

ABSTRACT. s article aims to develop an application of classic robust control tools to electromobility in isolated communities in the Amazon. These isolated communities sometimes have no electricity supply from the conventional grid. The main difficulty is geographical accessibility, so in many communities, the only way to access and move people and cargo to these communities is using small and medium-sized boats, which use fossil fuels, usually diesel, representing a high cost for these communities. In this way, this article proposes the investigation of an isolated microgrid that qualitatively describes a boat, represented by a power generation system, active and passive loads, and a buck-type converter, to which control methodologies are applied to ensure system stability and performance. Simulations were carried out using MATLAB/SIMULINK software, tests were carried out on parametric variations of the microgrid about the supply voltage and load variations, and it was found that the robust control strategy could provide better results than classic controller design techniques.

ABSTRACT. This paper discusses the use of a solar photovoltaic source in a medium-sized SUV parallel hybrid vehicle. The solar circuits, the hybrid energy storage system, the bi-directional converters, and the power management unit are modeled in PSIM using real manufacturer data. To evaluate the power management strategy, the worst-case scenarios from this driving cycle are simulated at the PSIM circuit to attest to the resilience of the approach and the better use of solar energy. A pure HEV is compared with a solar HEV at the same urban drive cycle to evaluate the solar contribution. A range of approximately 14 km provided by the solar contribution is achieved, considering the same vehicle dynamics of an HEV, just bringing the HESS strategy plus the solar energy contribution.

ABSTRACT. Preocupações com a utilização de fontes energéticas não renováveis têm impulsionado pesquisas em direção a veículos elétricos (VEs), que são mais eficientes e considerados uma solução de energia verde. A simulação em hardware-in-the-loop (HIL) tem sido cada vez mais utilizada no desenvolvimento de novas estratégias de controle para VEs, permitindo a implementação de testes automatizados, simulando as dinâmicas veiculares por meio de equações diferenciais discretizadas. Este trabalho visa desenvolver um modelo elétrico de uma microrrede cc de um VE e embarcar este modelo em um DSP, que deve atuar como uma plataforma HIL de baixo custo. A plataforma HIL deve ser capaz de simular os efeitos de chaveamento de semicondutores da microrrede e mostrar os efeitos de chaveamento nos circuitos. As comparações entre resultados de simulação no software Plexim/PLECS serão utilizadas como referência para os testes da plataforma HIL em malha aberta e malha fechada. Os resultados mostraram que a plataforma HIL pode ser utilizada para o desenvolvimento de estratégias de controle reais, sem a necessidade de investimentos maiores na construção da microrrede veicular real.

ABSTRACT. Os veículos elétricos têm avançado constantemente no mercado automotivo como uma alternativa aos veículos tradicionais de combustão interna, o que demanda a evolução das tecnologias de armazenamento de energia. Para esta aplicação, os dispositivos mais utilizados são as baterias de íon-lítio, embora sejam muito sensíveis a altas temperaturas e muitas cargas transitórias. A fim de evitar fuga térmica e o envelhecimento acelerado das baterias, são implementados Battery Management Systems (BMS) para monitoramento e otimização da descarga e recarga da bateria. Para tal, é necessário implementar um modelo da bateria com precisão e baixo esforço computacional. Assim, o presente artigo apresenta um método de extração dos parâmetros para os modelos de circuito equivalente da bateria, como também realiza uma análise comparativa dos resultados obtidos através de cada modelo. Foi implementada uma metodologia de extração dos parâmetros com base na análise das características de relaxamento de tensão de pulso de carga, para os modelos de resistência interna, RC de primeira e segunda ordem. Os resultados do estudo realizado mostram que o maior erro é de, aproximadamente 1.5% entre o modelo de resistência interna e os dados experimentais utilizados, na região de menor variação da tensão.

ABSTRACT. A estimação de estados é crucial para a operação segura e eficaz de sistemas de potência, fornecendo informações confiáveis sobre a condição da rede. A gestão de erros grosseiros é fundamental nesse processo. O uso de medidores sincrofasoriais permitiu a criação da estimação híbrida de estados, com destaque para o método de fusão de estimativas. Contudo, o aumento da dimensão das redes elétricas causa um problema no processamento desses erros, devido à diminuição da sensibilidade do teste-J(x) para detecção de erros grosseiros. Uma solução recente é o particionamento da rede em clusters de dimensão reduzida. Este artigo propõe expandir essa estratégia para aplicação às medidas sincrofasoriais na arquitetura híbrida de fusão de estimativas. Sua implementação e eficácia são avaliadas em sistemas-teste do IEEE de 57 e 118, indicando melhora significativa na detecção de erros grosseiros, principalmente os de menor magnitude. Além disso, a fusão de estimativas em coordenadas retangulares com particionamento mostra desempenho computacional adequado, tornando-se portanto uma solução promissora para sistemas de potência reais.

ABSTRACT. This work presents the development carried out for the comparison between different techniques regarding efficiency for fault localization in a transmission line, using the theory of traveling waves. The first technique makes use of a Differentiator-Smoother filter, while the other two use the Wavelet Transform for identifying the traveling waves incident at the terminals of the line after a fault occurrence. Data acquisition for testing was performed by modeling an electrical network in the ATP (Alternative Transient Program) software, simulating short-circuits conditions in the system. Signal processing was carried out in MATLAB software, using the Wavelet Toolbox.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta um Fluxo de Potência Trifásico Probabilístico baseado na Transformação Unscented e no uso do \textit{software} OpenDSS. A utilização da Transformação Unscented permite a redução do número de amostras das variáveis incertas. O uso do OpenDSS, \textit{software} livre, permite maior flexibildiade na modelagem da rede de distribuição desequilibrada. Os resultados obtidos para um sistema de 13 barras são comparados com aqueles providos pela Simulaçao Monte Carlo e pelo Método dos Dois Pontos de Estimação, permitindo a redução expressiva do esforço computacional e mantendo a precisão das variáveis estatísticas estimadas.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma contribuição para a solução do problema de fluxo de potência com elos CC através do uso de ferramenta de acesso livre ao seu código, o MATPOWER. No programa, foi realizada a incorporação dos 8 modos de operação de elos CC, onde o programa original permite apenas a implementação de redes CA. Para inclusão de elos CC, o método de Newton-Raphson foi utilizado na resolução da rede CA. A metodologia para o cálculo consistiu em iterações alternadas entre procedimentos na rede CA (existente no MATPOWER) e iterações na rede CC. A ferramenta aborda elos CC nos seguintes modos de operação do retificador: controle do comutador sobre carga (LTC), controle do ângulo de disparo, controle da corrende CC / potência, controle do ângulo de extinção. No inversor a ferramenta aborda os modos de operação: controle do comutador sobre carga (LTC) e controle da tensão CC no retificador. Para sua validação, foram realizadas simulações utilizando uma rede equivalente do sistema de transmissão em CC associado à UHE Itaipu (50Hz/60Hz), com 9 barras CA e 4 polos CC. Nas mesmas condições, foram obtidos resultados similares, tanto na simulação com a ferramenta proposta no MATPOWER, quanto na ferramenta comercial ANAREDE.

ABSTRACT. A power grid with a robust protection system must be planned to ensure continuity, reliability and flexibility of supply. In the distribution network, reclosers are essential equipment that must be parameterized according to regulations and coordinated with each other. In this study, we used the database of a regulatory agency to obtain a real feeder, which was filtered and analyzed using QGIS, an open source geographic information system, allowing to accurately map the topology. In electrical terms, the network was simulated using OpenDSS and Python, obtaining all fault currents. Subsequently, the authors parameterized and coordinated all reclosers properly, obtaining satisfactory results.

ABSTRACT. Os reatores shunt desempenham um papel fundamental nos sistemas elétricos de potência, ajudando a manter os níveis de tensão dentro de limites aceitáveis. Dada a importância desse equipamento, este artigo propõe uma avaliação comparativa entre dois esquemas de proteção para reatores shunt, a função direcional de sequência negativa e a função de distância. Para embasar a avaliação proposta, são realizadas várias simulações de faltas em reatores shunt por meio do software Alternative Transients Program. Então, é apresentada a modelagem empregada para o reator, a qual possibilita a aplicação de faltas espira-terra e faltas entre espiras, considerando o efeito do acoplamento mútuo entre os subenrolamentos formados na fase faltosa, por meio do valor do fator de dispersão. As simulações implementadas possibilitaram a avaliação do tempo de atuação e do comportamento de cada função de proteção. Além disso, foi possível analisar como o desempenho das funções de proteção é afetado pelo número de espiras em curto-circuito, pelo valor do fator de dispersão e pelo tipo de falta.

ABSTRACT. There has been a growing interest in the development of innovative technologies to improve health and human performance in work environments. Wearable devices such as exoskeletons are adopted in industries to reduce the risk of musculoskeletal injuries for workers. Computational models that replicate physical and functional characteristics of real individuals, like digital human twins, are increasingly used to simulate and predict human performance in different scenarios. The integration of these two technologies emerges as a promising approach for ergonomic monitoring and predictive analysis. This study aimed to discuss the application of passive exoskeletons and the development of digital human twins for monitoring and predictive analysis related to ergonomic conditions. Therefore, this article provides a comprehensive review of the literature on passive exoskeletons, focusing on potential studies that allow integration with digital human twins, as well as a critical and scientific analysis by the authors. Thus, a mapping and data collection analyses demonstrate a variety of applications of exoskeletons, focusing on diversity and potential for integration with digital twins technology. In addition to the plurality of contexts in which these technologies are applied, the importance of a multidisciplinary approach to fully understand their effects and benefits is also highlighted. It was possible to provide valuable insights for researchers, industry professionals, as well as policymakers interested in promoting the use of these technologies to improve working conditions and the well-being of workers.

ABSTRACT. Este artigo aborda os desenvolvimentos e desafios encontrados durante a implementação da microrrede CampusGRID, um dos principais objetivos do projeto de pesquisa e desenvolvimento "MERGE: Desenvolvimento de Microrredes Eficientes, Confiáveis e Sustentáveis”. Localizada no campus da UNICAMP, em Campinas, esta microrrede foi concebida para operar tanto de forma conectada à rede quanto de modo isolado. Seu conjunto de recursos inclui um sistema de armazenamento de energia, gerador a gás natural, quadros elétricos inteligentes, capazes de segregar cargas, sistemas de geração fotovoltaica e até mesmo um eletroposto para o carregamento de ônibus elétricos, além de um centro de controle para supervisão e monitoramento. A implementação da microrrede CampusGRID representa um avanço significativo no campo de microrredes, oferecendo uma solução inovadora e sustentável para o fornecimento de energia em ambientes universitários. Espera-se que esta microrrede não apenas contribua para a eficiência energética e a segurança do abastecimento, mas também sirva como um modelo inspirador para futuros projetos de microrredes em instituições educacionais e em outros setores.

ABSTRACT. Transport systems are evolving to be increasingly intelligent and connected, making it necessary to connect vehicles to pedestrians and network and traffic infrastructure elements. In this context, vehicle-to-everything (V2X) networks are of great importance, providing adequate connectivity requirements and quality of service parameters. Machine learning algorithms have great potential for solving problems in V2X and several works have been done in this area. This article is a systematic review of works in the area of Machine Learning applied to problem solving in V2X networks. Using the applied research method, 64 works published in journals were reviewed. Five research questions (RQ) were evaluated in the proposed methodology: research problem, datasets used, machine learning techniques adopted, hyperparameter tuning methods and computational tools for simulation. For future work, it is necessary to do more work in computational simulations, making the simulated context increasingly realistic, enabling the creation of datasets that can be applied to train ML models that will solve the problems of V2X networks in the real world. From this review, ML shows great potential for solving problems in V2X networks, being essential for development of intelligent transport systems.

ABSTRACT. Em minas a céu aberto, é responsabilidade do controlador do sistema de despacho determinar a quantidade de caminhões em operação na mina. Para isso, ele se baseia nas condições operacionais da mina, como frente de lavras em operação, quantidade de máquinas de carga em operação, filas nos locais de carga e descarga e ociosidade das máquinas de carga. Assim, este estudo aborda o problema de dimensionamento da frota de caminhões (TFSP), buscando minimizar a quantidade de caminhões em operação, de acordo com as oscilações operacionais durante o turno de trabalho. Foi apresentada uma formulação de programação linear inteira mista (MILP) para este problema. Embora problemas similares já tenham sido abordadas na literatura, este trabalho possui características ainda não exploradas, como restrições de capacidade dos caminhões por litologia do material, compatibilidade entre caminhões e litologias, locais de carga e descarga. Além disso, dependendo da operação de mina, a movimentação de material de cada frente pode ter destino fixo ou flexível. Para validar a formulação foi utilizado um resolver matemático e um estudo de caso com três instâncias extraídas de um turno de trabalho de uma mina de cobre da Vale S.A. Em todas as instâncias o resolvedor encontrou boas soluções rapidamente que ser utilizadas para apoiar a tomada de decisão.

ABSTRACT. Conceitos como "sistema legado" e "sistema brownfield" são comuns na área de automação e manufatura industrial, referindo-se a sistemas mais antigos que podem ser atualizados ou integrados com novas tecnologias através de um processo chamado "retrofit". Esse processo visa melhorar o desempenho, a conectividade e a integração desses sistemas antigos com novas tecnologias ou processos. Assim, torna-se essencial discutir e definir as tecnologias e técnicas apropriadas para implementar o retrofit no sistema legado. O objetivo é desenvolver uma proposta de atualização que seja eficiente e econômica, atendendo às necessidades de comunicação e integração com outros sistemas, além de responder às demandas da indústria moderna em termos de uso de tecnologias avançadas e integração de processos.

ABSTRACT. A Realidade Aumentada (AR) é uma ferramenta poderosa para a educação, graças ao avanço tecnológico contínuo. A realidade aumentada permite a simulação interativa de ideias complicadas como eletromagnetismo e funcionamento de motores. Ao fornecer aos usuários modelos tridimensionais de motores e seus componentes internos, bem como informações relevantes, este estudo busca explorar o potencial educacional da AR. Com este método, o aprendizado é mais fácil, rápido e emocionante. Em simultâneo, melhora a compreensão dos alunos e facilita a retenção de dados. Uma aplicação de AR foi desenvolvida para ajudar os alunos a aprender sobre os princípios do eletromagnetismo e da máquinas elétricas, permitindo-lhes fazer experimentos com circuitos elétricos virtuais, como se estivessem em um mini laboratório. Além disso, a aplicação inclui instruções de áudio que explicam como essas interações afetam um outro.

ABSTRACT. Este artigo propõe uma abordagem de ensino em robótica adotando metodologia ativa de aprendizagem como resposta à crescente demanda por profissionais qualificados em ciência, tecnologia, engenharia e matemática. Fundamentado em conceitos de engenharia de sistemas, teorias de robótica educacional e metodologias ativas, a proposta visa não apenas a inclusão digital, mas também a formação de cidadãos críticos e preparados para os desafios do futuro. O contexto educacional brasileiro enfrenta desafios relacionados à desigualdade social, especialmente no acesso a oportunidades educacionais. Assim, a metodologia proposta é aplicada no projeto intitulado Liga da Robótica da Associação Efigênia Vidigal de Educação e Cultura, organização de cunho social. Focando em estudantes provenientes de escolas públicas em Belo Horizonte, a associação busca mitigar essas desigualdades, proporcionando acesso a um curso de robótica que não apenas desenvolve habilidades técnicas, mas também promove competências essenciais para o profissional do futuro. A abordagem adotada auxiliou os instrutores, fornecendo atividades e planos de aula já preparados. Além disso, ela ofereceu uma visão mais clara da situação dos alunos e do curso, destacando pontos que precisam de melhorias. Dessa forma, é possível trabalhar em um processo contínuo de aprimoramento do curso e da aprendizagem dos alunos.

ABSTRACT. Active teaching methodologies constitute an efficient teaching-learning model that stimulates student's intellectual autonomy and replaces lectures by dynamic classes. Due to its disruptive characteristic, some educational institutions still maintain the traditional teaching methodology and, therefore, have not yet experienced the advantages that this tool can provide. In this work, application results of the active teaching methodology to students of the Electrical Engineering course are presented. They were encouraged for mitigating practical experiments limitations that consolidate knowledge of the disciplines of Electrical Machines, Electrical Power Quality and Energy Efficiency. At the end of the work, the students were able to expand experimental classes scope held in the electrotechnical laboratory of the Instituto Federal da Bahia campus Paulo Afonso, by structuring a new pedagogical practice with equipment already existing at the institute.

ABSTRACT. Cursos relacionados à área de tecnologia da informação e comunicação apresentam alta taxa de evasão, em torno de 40% no Brasil. É fundamental compreender as causas subjacentes a esse fenômeno para planejar contramedidas a fim de evitar a evasão. Este trabalho propõe um classificador binário para detectar padrões a partir de dados demográficos e acadêmicos das estudantes do sexo feminino que indiquem se a estudante concluirá o curso. São identificados os atributos mais relevantes para determinar a evasão. Os dados anonimizados são obtidos junto à coordenação de Engenharia de Telecomunicações da Universidade Federal Fluminense. Comparam-se os algoritmos Árvore de Decisão ("Decision Tree" - DT), K-Vizinhos Mais Próximos ("K-Nearest Neighbors" - KNN) e Classificador de Vetores de Suporte ("Support Vector Classifier" - SVC) para construção do classificador. Os resultados mostram que o modelo DT apresenta desempenho superior aos demais, alcançando uma acurácia de 97%. As variáveis mais importantes para identificar estudantes em risco de abandono são quantidade de semestres cursados, Coeficiente de Rendimento (CR) e carga horária obtida. Para diminuir o viés do classificador, remove-se a variável de maior influência e os resultados se mantêm semelhantes.

ABSTRACT. Devido à pandemia de COVID-19, muitas instituições de ensino se viram obrigadas a migrar abruptamente para um modelo 100\% remoto. Neste contexto, esta pesquisa busca identificar e analisar o impacto desta pandemia no processo de ensino-aprendizagem nas instituições de curso técnicos e engenharias do Brasil. Foram obtidos um total de 164 respondentes, divididos em dois grupos, professores e estudantes.

ABSTRACT. The active teaching methodology consists of a pedagogical actions set that have been revolutionizing student learning in recent decades. However, even with the relevance of this topic, some educational institutions have not yet experienced the advantages that can be provided by this tool. In this work, the results of the application of the active teaching methodology for students of the secondary technical course in electromechanics at the Federal Institute of Bahia are presented. This work proposal consists of developing an educational prototype that provides the solution to an everyday problem, through the integration of knowledge acquired in the disciplines of automation, electropneumatics and electrical drives. At the end of the work, an automatic process for separating recycled materials was built and the students involved in the activities positively evaluated the pedagogical tool application and, in addition, they have shown enthusiasm for participating in more problem-solving actions.

ABSTRACT. This work applies variable structure and sliding mode control theory to a polarimetric-based optical sensor system, used to measure a high voltage signal. The equivalent system was simulated in Simulink and a periodic waveform provided by a voltage elevation system was processed. The signal of interest was demodulated and compared to the original signal. The total harmonic distortion of three waveforms with different harmonic content was calculated and compared for different switch functions in the sliding mode controller.

ABSTRACT. Este trabalho lida com a estabilização exponencial de sistemas discretos no tempo e afins por partes, usando uma representação implícita. Em especial, é tratado o caso de atuadores saturantes com limites assimétricos de saturação. A contribuição desta proposta tem dois aspectos: o primeiro, uma metodologia que envolve a alternância de etapas de otimização não-linear e convexa para a síntese do controlador de realimentação de estados assegurando a estabilidade exponencial local com um certo valor de taxa de convergência exponencial e respectiva estimativa de região de atração para a origem. Em seguida, é proposta uma estratégia de chaveamento de controladores que incrementa a taxa de convergência na medida em que a trajetória alcança regiões específicas. Neste caso, a estimativa da região de atração é aumentada, sendo dada pela união de regiões associadas a cada controlador. Exemplos numéricos ilustram a utilização da técnica.

ABSTRACT. O controle automático de processos é uma estratégia consolidada para melhorar a segurança, a produtividade e reduzir os custos operacionais em diversos setores. Enquanto algumas indústrias já adotam controladores avançados, outras ainda estão no estágio inicial de implementação de malhas fechadas. Um exemplo é o sistema de saneamento urbano, onde os controladores, quando presentes, muitas vezes são básicos, utilizando o controle on-off. Isso é contraditório com a importância desses sistemas, que lidam com todos os efluentes urbanos e, quando operados de forma inadequada, podem causar transbordos de fluido não tratado para o ambiente. Neste estudo, mantemos a simplicidade do controlador ao optar por máquinas de estados finitos, mas introduzimos duas contribuições significativas: uma estratégia de controle centralizada que monitora simultaneamente todo o sistema de tanques e uma sintonia da estratégia proposta por meio de um problema de otimização, visando reduzir a subjetividade e minimizar os transbordos. O novo controlador foi testado em um ambiente simulado de uma cidade, considerando variações na vazão e na qualidade dos efluentes, assim como variações pluviométricas. Comparado com o controle inicial proposto, observou-se uma redução de 56% no volume de transbordo.

ABSTRACT. The sector of bioenergy has shown a significant impact on the Brazilian renewable energy matrix in recent years, in which biomass boilers appears as the main equipment in terms of operation and production. The dynamic behaviour of boilers deals with complex physical-chemical phenomena which reflect in modelling and control problems, such as phase change flows, accentuated non-linearities, large number of disturbances and coupling loops, among others. This problem intensifies when we analyze and compare the systematic differences between the conventional and biomass boilers in relation to their fuel feed. Thus, in this paper it is proposed an optimization formulation based on energy concepts to model an industrial biomass boiler. Experimental data from the company \textit{Biocal Burntech} are used to validate the model and we demonstrated its applicability in simulations of advanced control projects.

ABSTRACT. A secagem e o armazenamento são etapas importantes no processo de produção e comercialização de grãos. Armazenar adequadamente após a colheita pode garantir que os grãos apresentem boa qualidade, mesmo após longo período em um silo. Para que essas etapas tenham sucesso, é necessário desenvolver técnicas que permitam realizar o monitoramento e controle da temperatura e umidade dos grãos. Neste contexto, este artigo apresenta uma revisão de escopo sobre a secagem e o armazenamento de grãos. São apresentadas informações de trabalhos de pesquisadores de diferentes países que abordaram o monitoramento do estado de conservação dos grãos, envolvendo o uso de sensores para aquisição de grandezas físicas, transmissão de informações e predição do comportamento dessas grandezas em silos. Adicionalmente, são analisados resultados sobre estratégias de controle do processo de secagem e armazenamento, bem como a elaboração de modelos matemáticos para essas aplicações. Por meio dessa revisão, foi possível identificar oportunidades de desenvolvimento de pesquisas envolvendo o monitoramento e controle da secagem e armazenamento de grãos, em particular considerando a aplicação em silos de alvenaria de pequeno porte, com o intuito de torná-los mais eficientes e sustentáveis.

ABSTRACT. The design of a practical output feedback controller applied to the constant reference tracking problem for constrained linear discrete-time systems via set-invariance techniques is presented. In this regard, Output-Feedback Controlled-Invariant (OFCI) Polyhedra are used to ensure that state and input constraints are satisfied at all times. A common coupled tanks process that consists of two interconnected water tanks is used. Based on the measured output and on the linearized dynamics of the system, a suitable control sequence is computed via linear programming such that reference tracking for the real system under constraints is achieved. The practical results show that the control objective is fulfilled and illustrate performance limitations due to the use of a model approximation and the measurement noise.

ABSTRACT. Efficient hosting capacity (HC) analysis for distributed generation (DG) is a major concern to distribution utilities due to the overwhelming number of connection requests. HC assessment is especially critical for medium-voltage (MV) feeders, as Brazilian utilities perform deterministic case-by-case analyses of all connection requests. In this paper, a timesaving HC calculation methodology that leverages two key strategies is proposed. First, a binary search method is applied to expedite the evaluation by testing fewer scenarios. Second, a circuit reduction method is introduced to select specific buses for HC calculation. Application of these techniques to 437 real Brazilian feeders shows that circuit reduction leads to a negligible error in 95% of the cases while achieving a timesaving of approximately 65%. The binary search reduces the assessment time by 75-88%. When combined, these methods offer a significant speedup in HC analysis, enabling daily updates of HC values for the entire distribution utility area.

ABSTRACT. A reconfiguração da rede destaca-se como uma solução econômica para aumentar a capacidade de acomodação de GD. No entanto, a modificação da topologia da rede pode causar efeitos adversos em outros indicadores de desempenho do sistema de distribuição, como desvio de tensão e perdas elétricas. Por esse motivo, este artigo realiza uma análise multiobjetivo, avaliando simultaneamente os impactos da reconfiguração da rede na capacidade de acomodação de GD, desvio de tensão e perdas elétricas. Além disso, para classificar as soluções encontradas, os conceitos de dominância são empregados, enquanto o método de Tomada de Decisão Fuzzy é utilizado a fim de definir a solução final. Por meio da análise de 15.360 topologias radiais no sistema IEEE 33-barras, observou-se que não é possível melhorar os três indicadores de desempenho simultaneamente, revelando uma relação de compensação entre as topologias do sistema. Dessa forma, este artigo auxilia os operadores dos sistemas no processo de tomada de decisão com base nas suas prioridades.

ABSTRACT. The energy derived from tidal currents has an intermittent low-frequency nature, but its predictability is ensured due to its correlation with astronomical phenomena. Brazil, with states such as Maranhão, Pará, and Amapá, boasts some of the world's largest tidal amplitudes, ranging from 6 to 10 meters. This study aims to evaluate the performance of two commercial hydrokinetic turbines, simulating their operation in the Boqueirão Channel. The adopted methodology includes the application of performance metrics, focusing on total energy production. Additionally, an economic analysis was conducted based on the levelized cost of energy.

ABSTRACT. In a scenario where the use of renewable sources only expands and the level of complexity of distribution systems becomes increasingly large, microgrids are an attractive grid configuration option as they enhance system reliability and keep the electrical parameters within quality standards. This paper aims to detail the main control strategies used to ensure the operation of single-phase microgrids. The simulated system has photovoltaic (PV) solar generation and supplies variable local loads that require the support of Battery Energy Storage Systems (BESS). The simulations began with the proper functioning test connected to the grid, followed by the islanding of this system, and once islanded, the system is subjected to generation and load variations. For this purpose, the Matlab/Simulink is used to accomplish the simulations. The results show transitions between states with few oscillations and fast returns to the operating point.

ABSTRACT. Neste trabalho é apresentado um sistema isolado para transmissão de sinais PLC, na faixa de frequência de 100 kHz a 500 KHz, interligando os circuitos de baixa tensão (BT) e média tensão (MT) da rede elétrica de distribuição usando o transformador de potência como parte do circuito do sistema isolado. Para comprovação da eficácia do sistema, são apresentados resultados de testes de comunicação em subestações de um sistema reticulado subterrâneo, empregando a solução proposta.

ABSTRACT. Com a demanda crescente por energia, os sistemas fotovoltaicos surgem como solução para aumentar a eficiência energética. A conexão desses sistemas à rede elétrica é feita por um inversor que transforma um sinal contínuo em alternado. Este estudo foca na eficiência dos inversores do sistema fotovoltaico do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, campus Paulo Afonso. Utilizando modelos matemáticos, observou-se que a eficiência varia com o nível de carregamento. O estudo também analisa os impactos na qualidade da energia injetada na rede pelos inversores. As medições permitiram a construção das curvas de eficiência em diferentes períodos do ano, mostrando que a eficiência é função dos parâmetros de entrada (tensão e corrente), e que seu valor máximo pode ser alcançado para baixos níveis de carregamento (abaixo de 50%). Os principais impactos na qualidade da energia foram observados no fator de potência, distorções harmônicas totais de corrente e variações de tensão. Conclui-se que as eficiências médias ponderadas são confiáveis, mas podem ser limitadas em regiões com características climáticas específicas.

ABSTRACT. This article explores the application of synchronous rectification (SR) in a Half-bridge LLC resonant converter. It proposes a scheme that utilizes source-to-drain voltage (Vds) detection of the synchronous rectifier’s body diode. An SR controller dynamically adjusts the turn-on and turn-off times of the synchronous rectifier to minimize conduction losses through the body diode. This approach ensures effective gate drive signal control across the entire operating frequency range, including both above and below the resonant frequency. Furthermore, the article presents two flowcharts designed to eliminate and minimize body diode conduction, ultimately improving converter efficiency. To validate the effectiveness of these flowcharts, PLECS® simulations were conducted using data provided by Onsemi®. The simulations evaluated both conduction and switching losses within the circuit, achieving a maximum efficiency of 97.7% at full load.

ABSTRACT. Multilevel inverters attracted much attention the last thirty years. Among them, the five-level topologies produce an output voltage of better quality than the three-level ones. A predictive control scheme is developed to control the output currents and regulate the flying capacitor voltage of five five-level inverters. Losses, thermal stress, and voltage and current stress are compared among the five inverters. Also, transient results show the excellent performance of the control scheme..

ABSTRACT. As fontes de energia ininterruptas (UPS, Uninterruptible Power Supply) são comumente baseadas na tecnologia de semicondutores IGBT de silício (Si, Silicon). Para alcançar maior eficiência e melhor qualidade de energia, a topologia de 3 níveis se tornou uma das principais alternativas nos projetos de conversores que compõem a UPS. Graças às perdas de comutação significativamente reduzidas dos semicondutores de carbeto de silício (SiC, Silicon Carbide), uma solução de UPS baseada em SiC se torna mais atrativa como alternativa a melhorar o desempenho da UPS em detrimento da utilização da topologia 3 níveis, que depende de maior quantidade de chaves no conversor. Este trabalho apresenta a análise multiobjetivo de inversores otimizados para aplicações em UPS. É apresentado um estudo comparativo com inversor baseado em Si, nas topologias 2 níveis e 3 níveis, e baseado em SiC com topologia 2 níveis. Foram comparados diferentes indicadores qualitativos de desempenho para definição do projeto otimizado.

ABSTRACT. A integração de fazendas eólicas offshore pode ser feita por sistemas transmissão em corrente contínua baseada em conversores multiníveis modulares. Contudo, o uso desse conversor é acompanhado de desafios que envolvem a equalização das tensões dos submódulos e o controle das correntes internas que circulam pelos braços do conversor. Assim, este trabalho investiga a estratégia de controle indireto baseado em energia para supressão das correntes circulantes nos braços do conversor. Adicionalmente é estudado o funcionamento do MMC conectado a uma rede equilibrada, a análise do comportamento das correntes internas nos braços do MMC, a implementação de algoritmos de balanceamento de tensões dos submódulos e a modelagem de malhas de controle para sintetizar as correntes CA de saída. Resultados obtidos por meio de simulações digitais no software PSCAD/EMTDC são usados para validar as análises teóricas.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um conversor CC-CC tipo Boost com um indutor de fitas supercondutoras, tendo como objetivo comparar o desempenho do conversor em diferentes frequências de chaveamento variando o tipo do núcleo do indutor. O primeiro tipo de núcleo utilizado foi um núcleo ferromagnético de ferrite e o segundo tipo foi um núcleo de ar, sendo este apenas a remoção do núcleo de ferrite do primeiro tipo. Foram realizados oito ensaios com quatro diferentes frequências, com e sem o núcleo ferromagnético no indutor, visando analisar o conversor Boost em termos de ganho de tensão.

ABSTRACT. The Open-Ended Winding Induction Machine - OEWIM - Drive with only one d.c. bus for both d.c./a.c. converters provides a path for zero-sequence current – ZSC - circulation. It can stress the semiconductor switching devices and the motor with undesired torque ripple if not addressed correctly. This work employs rotor-field-oriented control – RFOC - and hysteresis current control to limit the ZSC within the defined hysteresis tolerance band. Additionally, a switching limiter is used to address the well-known issue of high switching frequency associated with hysteresis.

ABSTRACT. Este trabalho investiga o problema de estimação de estados e parâmetros em um britador cônico utilizando a abordagem da estimação dual de estados e parâmetros. A metodologia empregada consiste em modelar o sistema de uma planta de britagem secundária e estimar os estados e parâmetros variante no tempo do modelo. Os resultados sugerem que a estimação dual é um método promissor em estimação de estados e parâmetros para britadores cônicos, podendo contribuir significativamente em controle e otimização em processos de tratamento de minérios, principalmente em condições de falhas no sistema de medição localizado no campo.

ABSTRACT. This work explores performance improvements achieved by energy estimation methods typically used in high-energy calorimetry systems. The goal is to evaluate their operation in high-luminosity conditions, such as in the ATLAS experiment in the Large Hadron Collider (LHC). The high-luminosity conditions increases the number of signals produced at each collision in such a way that the electronics from the calorimeter systems acquire information from adjacent events, producing the signal pile-up effect which degrades the efficiency of the energy estimation methods. In this context, the Optimal Filter (OF2) technique, currently employed in the ATLAS hadronic calorimeter (TileCal), is evaluated. Unlike the current version of the OF2 used in TileCal, this work proposes the use of the signal pile-up information, through the noise covariance matrix, to compute the filter coefficients. The results show that the proposed improvement significantly increases the OF2 efficiency, especially for readout channels that are more sensitive to the signal pile-up effect.

ABSTRACT. Neste trabalho é discutida uma metodologia de identificação paramétrica para o modelo de circuito equivalente de uma célula de íon de lítio. Devido às não linearidades do sistema foi seguida uma estrategia de identificação por partes, onde foram utilizados métodos tais como o de identificação em subespaços, mínimos quadrados e otimização não linear. O modelo obtido foi então validado utilizando dados de testes diferentes, mostrando desta forma a robustez da metodologia apresentada.

ABSTRACT. Modeling the dynamics of surface vessels presents a multifaceted challenge, stemming from intricate mechanical factors and hydrodynamic phenomena. The conventional identification maneuvers often diverge significantly from standard operations, impacting both the quality of the model and its learning process. This research is centered on delineating the dynamic model of the Autonomous Surface Vehicle (ASV) AeroCat by employing standard operating maneuvers and leveraging the Bat Algorithm (BA) as an optimizer. Through successive parametric estimation stages, the efficacy of the models was evaluated, revealing a commendable grasp of the ASV dynamics. The adoption of a multi-stage estimation approach led to a noteworthy reduction in Mean Squared Error (MSE) by 40.48% compared to a single-stage method. This preliminary investigation underscores the potential of standardized maneuvers in yielding high-quality models, warranting further exploration due to their simplicity and promising outcomes.

ABSTRACT. This article presents a comparative study on the use of the Extended Kalman Filter (EKF) to estimate the State of Charge (SOC) in lithium-ion batteries utilizing two distinct modeling techniques. The first approach combines an Equivalent Electrical Circuit (ECM) with the Coulomb Counting method, while the second integrates a simplified electrochemical model based on the Rakhmatov-Vrudhula (RV) method with the ECM. Both approaches use an Open Circuit Voltage (OCV) vs. SOC function derived from synthetic data obtained through low-current charging and discharging experiments simulated in PyBaMM, a Python-based battery modeling module. The parameters of the ECM and RV models are determined using high-charge pulse discharges and constant discharge experiments, respectively. The performance of each Extended Kalman Filter (EKF) configuration is evaluated using electric vehicle (EV) discharge scenarios such as the Urban Dynamometer Driving Schedule (UDDS), the Highway Fuel Economy Test (HWFET), and the US06 test standard, with errors quantified by the Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Error (MAE) metrics, using the SOC calculated electrochemically from PyBaMM as a reference. This study aims to elucidate the accuracy and reliability of each modeling approach, offering insights into their applicability for real-time battery management systems.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma investigação sobre o uso de câmeras térmicas de baixo custo em conjunto com técnicas avançadas de processamento de imagens para a detecção de anomalias em cabos condutores CAA (Cabo de Alumínio com Alma de Aço) em linhas de transmissão. A motivação por trás desta pesquisa é a necessidade crítica de monitoramento contínuo e preciso de infraestruturas de transmissão para prevenir falhas, garantir a segurança operacional e otimizar a manutenção. Utilizando a câmera térmica FLIR Lepton Thermal Camera Breakout v1.4 conectada a um Arduino Due, foi desenvolvido um hardware, que futuramente possa ser acoplado em um robô, que captura imagens térmicas em cabos CAA e posteriormente são processadas. Para o processamento dessas imagens foram utilizadas técnicas de segmentação como Thresholding, Binarização e Detecção de Bordas, permitindo a identificação dos tentos de alumínio do cabo. Os resultados obtidos demonstram a eficácia desta abordagem integrada na identificação de tentos em cabos condutores, evidenciando o potencial das câmeras térmicas de baixo custo e do processamento de imagens avançado para a monitoração de estado e diagnóstico de infraestruturas críticas. Com o desenvolvimento contínuo e a adaptação dessas técnicas, espera-se que possam se tornar uma ferramenta indispensável na manutenção preditiva e na garantia da segurança operacional de sistemas de transmissão de energia elétrica.

ABSTRACT. Os minerodutos são sistemas essenciais para o transporte de resíduos das atividades de mineração. No entanto, a operação segura e eficiente desses minerodutos requer uma compreensão detalhada de seu comportamento hidráulico sob condições diferentes operacionais. Para simular o transporte de resíduos num mineroduto, é necessário o desenvolvimento de modelos complexos devido às características do escoamento líquido-sólido e propriedades físico-químicas do material. Este estudo investiga a viabilidade de utilizar o software de modelagem hidráulica EPANET para simular minerodutos de resíduo de bauxita. Exploramos as capacidades do EPANET em contemplar as características específicas do transporte de resíduo de bauxita, considerando a modelagem do sistema de bombeamento, dos dutos de transporte e das características do material transportado. Considerando um cenário real de um mineroduto de bauxita, a modelagem e simulação operacional desse sistema é discutida, bem como o potencial uso do modelo para detecção de vazamentos.

ABSTRACT. A norma IEC 61499 possui recursos valiosos para a Indústria 4.0 (I4.0) como interoperabilidade, portabilidade, distribuição de processamento e suporte a orientação a serviços e por essa razão tem sido amplamente utilizada em trabalhos científicos. No entanto, sua adoção na indústria ainda é pequena, parte em função da demanda, parte em função da característica conservadora desse ambiente. Embora a IEC 61131 ainda seja predominante, compreender melhor as vantagens e desvantagens de cada uma no contexto da I4.0 é um tema importante. O objetivo deste estudo foi avaliar o uso da IEC 61499 para o controle de processos usando microsserviços no contexto da I4.0. Um estudo de caso com a implementação de um orquestrador de microsserviços para o controle de uma planta piloto usando o framework Eclipse 4diac e comunicação OPC UA é apresentado. Os resultados demonstraram que a IEC 61499 foi eficaz como a IEC 61131 e ofereceu facilidade na comunicação e na integração com microsserviços, além de habilitar novas funcionalidades como a distribuição de processamento. Essa contribuição evidencia sua relevância e seu potencial para os novos paradigmas da I4.0

ABSTRACT. Given the significant global population increase, food production difficulties arise. Therefore, using technologies in agricultural production is necessary, especially in spraying, where precision agriculture reduces damage to the health of workers, consumers, and the environment. In Brazil, there is a problem related to inequality in the distribution of this high-cost technology to small-scale producers. Due to this scenario, this work proposes the development of a low-cost solenoid valve actuation system for flow control, with a variable rate, via Pulse Width Modulation (PWM). Also, a model in Simulink is proposed for the simulation of the created spraying prototype. For the validation of the physical parameters of the system, a sensitivity analysis was performed. Additionally, experiments were carried out with four models of solenoid valves, with one commercial valve costing ten times more than the others. The performance of the flow response with frequency variation and Duty Cycle in each valve was evaluated. Therefore, from the analysis of the results, the best performance is to use the Normally Open type compared to the Normally Closed type for PWM control applications.

ABSTRACT. Desde a Revolução Industrial, o acúmulo de resíduos sólidos tornou-se uma das principais fontes de contaminação no planeta. Para enfrentar esse desafio, propõe-se a produção semiautomática de filamento à base de Polietileno Tereftalato (PET), um material não biodegradável, com o objetivo de reutilizá-lo. Foi desenvolvida uma plataforma de fabricação automatizada, controlada por um sistema embarcado, equipada com dois hotends na parte superior para extrusão do material PET, assegurando a qualidade do filamento. Um motor de passo, conectado a engrenagens, é empregado para puxar e enrolar o filamento PET extrudado. No núcleo da plataforma, encontra-se o circuito do sistema de controle, que inclui uma placa Arduino Nano responsável por gerenciar a temperatura do bico extrusor e a velocidade do motor de passo. Uma análise da estabilidade da temperatura do bico extrusor foi conduzida, evidenciando a eficácia do controle térmico. Ademais, peças em impressão 3D foram desenvolvidas para simplificar o manuseio semiautomático do sistema. Testes de extrusão foram realizados para determinar a eficácia do protótipo e a temperatura ideal do processo. Os resultados demonstraram a produção de um filamento utilizável e de qualidade, validando assim a eficiência do projeto proposto. Esse projeto oferece uma solução para o acúmulo de resíduos sólidos, e também contribui para mitigar a contaminação ambiental ao promover a reutilização de materiais.

ABSTRACT. With the significant increase in the installed capacity of photovoltaic plants, especially large plants, challenges related to monitoring generation are becoming increasingly common, mainly due to the high cost of equipment, leaving small companies and even end consumers without a monitoring. For effective management of energy generation, it is important to remotely monitor operational information, daily production and climatic variables that influence generation. However, this task becomes expensive for facilities located in remote areas where physical access is limited. In this context, this project’s technological contribution is the development of a monitoring system and a data acquisition prototype capable of sending it to the internet and accessing it from anywhere using simple programming language, such as the Arduino IDE and the board ESP32 development.

ABSTRACT. Este estudo propõe uma metodologia baseada em dados para detecção e isolamento de falhas em sistemas dinâmicos que associa uma abordagem fuzzy/Bayesiana para detecção de pontos de mudança a uma nova abordagem baseada em árvore de decisão induzida por programação genética para classificação de padrões. O Tennessee Eastman benchmark process é utilizado como plataforma experimental. A metodologia proposta detecta falhas monitorando mudanças nos sinais dos sensores. Essas falhas detectadas são então classificadas usando a nova abordagem baseada em árvore de decisão induzida por programação genética. A detecção de pontos de mudança é alcançada por meio de uma combinação de teoria de conjuntos \textit{fuzzy} e o algoritmo \textit{Metropolis-Hastings}. A principal contribuição deste estudo está no sistema de classificação, que é baseado em uma nova abordagem de representação por árvore de decisão induzida por programação genética. Ao integrar esses diferentes componentes, a metodologia proposta oferece uma abordagem abrangente e eficaz para detecção e isolamento de falhas em sistemas dinâmicos.

ABSTRACT. A operação de geradores fotovoltaicos com fator de potência próximo do valor unitário pode proporcionar maior redução das perdas de energia na rede elétrica devido à injeção de potência reativa na rede, porém impacta nos estudos de viabilidade econômica do gerador devido à redução da geração de potência ativa, tal que os proprietários de geradores fotovoltaicos geralmente operam seus inversores com fator de potência unitário. Este trabalho tem o objetivo de apresentar um estudo sobre a remuneração por parte da concessionária para a prestação de serviço por um gerador fotovoltaico que opta por operar seus inversores fora do fator de potência unitário. Redes de distribuição foram utilizadas para testes e a análise de resultados sugere um aspecto locacional como determinante para a viabilidade econômica, de forma a apresentar resultados positivos e negativos dependendo da barra de inserção na rede de distribuição.

ABSTRACT. Wind energy plays a crucial role in the transition to more sustainable energy sources, with significant growth in its share of the global electricity matrix. This study investigated its application to the power system and the instability caused by wind ramp effects. The objective was to analyze the integration of this source into a system capable of balancing its demand through thermal power units, aiming for economic and efficient dispatch. The methodology employed was Evolutionary Strategies based on bio-evolution processes. The results reveal that the integration of wind energy into the system is feasible when aligned with the demand adjustment process using thermal power units, resulting in economic and efficient dispatch and contributing to system stability. It is concluded that this approach could be an effective solution to the wind ramp problem, making its implementation viable.

ABSTRACT. A produção de hidrogênio de verde é tratada como solução energética para diversos países pelo mundo. Governos estão criando metas e aportando recursos com a finalidade de alavancar esse tipo de combustível. Apesar do Brasil estar nas etapas iniciais de infraestrutura e políticas públicas referentes ao hidrogênio, possuí potencial para se torar líder nesse ramo de produção. Visto isso, deve superar alguns desafios como o custo inicial de implementação, avanço de eficiência nas tecnologias e disponibilidade de matéria prima. Logo, o artigo tem como objetivo abordar os principais desafios do uso do hidrogênio verde como vetor de energia elétrica. É realizada uma revisão bibliográfica sobre a classificação de cores e desafios encontrados no Brasil em relação a implementação de hidrogênio. A análise da literatura sugere que o uso das fontes renováveis para produção deste combustível é ainda um processo caro, fazendo com que a maior parte dos países produzam hidrogênio a partir de combustíveis fósseis, liberando dióxido de carbono na atmosfera.

ABSTRACT. This paper presents an investigation on the challenges of a continuous realtime MPPT algorithm, presenting a mathematically backed discussion that such a control is unfeasible and arguably impossible by showing that continuously tracking a Maximum Power Point is equivalent to continuously solving a set of Partial Differential Equations which boundary conditions are unknown. The implications of this conclusion are far-reaching: seen as such a control is impossible, simulating it becomes equally unfeasible which hinders researchers and designers capabilities of simulating and designing MPPT-controlled systems using continuous time differential equations. This in turn makes impossible the usage of continuous models in Electrical Power System studies, further thickening the issue by making it insurmountable to assess stability impacts of such system in power systems integrating MPPT controlled devices.

ABSTRACT. Engineering faces challenges in solving optimization problems, requiring research to develop practical and flexible procedures. Meta-heuristic techniques emerge as a promising alternative, based on the behavior of different species in their natural environment. This article proposes to reduce the net energy cost for the end user in a power system with hybrid generation, using the BESS device connected to the load side and the SOS meta-heuristic. The BESS is charged during periods of low demand and discharged at peak times, optimizing operation and reducing energy costs.

ABSTRACT. This study aims to identify optimal locations for Photovoltaic Generators (PVG), within Energy Distribution Systems (EDS) to minimize energy losses. The problem is treated as a combinatorial optimization challenge. The optimal locations are determined using metaheuristics, namely the Differential Evolutionary Algorithm (DEA), Generic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), and Tabu Search (TS). The primary goal was to assess the efficacy of these methods in addressing the proposed optimization problem and to conduct a comparative analysis. The performance evaluations were carried out using the IEEE 123 bus test system. Power flow calculations were performed using OpenDSS, while Matlab was utilized for programming the optimization methods. All four methods demonstrated efficiency by providing solutions that indicated a reduction in energy losses. Notably, the GA and TS stood out, exhibiting the best reduction averages and the lowest standard deviations.

ABSTRACT. The article addresses a leader-follower game problem in a scenario with two groups of agents. The first group aims to meet in the space and stay close to the second group, while the second group seeks to follow a reference. To model the movement of the agents and cost functions, a linear-quadratic differential game approach is used. The maig goal of the paper is to present a methodology to write the problem as an open-loop Nash equilibrium problem with a finite horizon, solvable through coupled asymmetric Riccati differential equations. The paper is concluded with a numerical example.

ABSTRACT. Este trabalho propõe um método baseado em dados para o projeto de laços de anti-windup utilizando fatorações coprimas do controlador. Um laço de anti-windup dinâmico que resulta em uma resposta saturada tão próxima quanto possível da especificada por um dado modelo de referência é projetado a partir de um conjunto de dados de entrada e saída coletados na planta. Simulações ilustram o método proposto.

ABSTRACT. Safety critical embedded algorithms such as ACC (adaptive cruise control) must be validated rigorously to grant safety. Then, this paper presents a realistic validation of an ACC control architecture focused on safety according to the standard protocol Euro NCAP Test. The control implementation is a cascade closed loop control. The upper level controller is a quadratic programming framework based on a CLF (Control Lyapunov Function) to ensure cruise speed control with a CBF (Control Barrier Function) to ensure safety. The lower level controller is a model-free control to ensure that the solution could be applied to any vehicle, since this approach is based on an ultra-local model obtained online. Furthermore, the CLF-CBF parameter’s constraints formulas are deducted to grant ACC practical performance definitions. The proposed ACC was able to accomplish Euro NCAP Tests simulated in CarSim/Simulink simulation.

ABSTRACT. Atualmente a literatura não apresenta diretrizes específicas para a definição de modelos de referência para a sintonia baseada em dados de controladores ressonantes. Este trabalho analisa três modelos de referência baseados em diferentes estratégias de posionamento de polos. Para os modelos com polos complexos, propõe-se uma nova maneira de determiná-los a partir do tempo de acomodação desejado. Para análise dos modelos, considera-se a sintonia por Virtual Reference Feedback Tuning de controladores para um inversor de potência linearizado.

ABSTRACT. Data-Driven Control (DDC) methods have been gaining attention over the last few decades, as they do not require modeling in the tuning process of industrial controllers. In this article, the Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT) technique is used to tune Proportional-Integral-Derivative (PID) controllers with adaptive gains. A second-order polynomial is used to orchestrate the gains of this controller to compensate the nonlinearities of the Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) and Stirred Tank Heater (STH) processes.

ABSTRACT. Este artigo explora a aplicação de uma técnica de controle sem modelo em um pêndulo invertido rotacional. A lei de controle incorpora um estimador algébrico para estimar a dinâmica do sistema dentro de uma janela de tempo curta (ultra-local) e inclui um termo para impor a dinâmica desejada em malha fechada. Devido à subatuação do sistema, uma modificação na lei de controle foi implementada para estabilizar a posição do braço, uma vez que a lei de controle original é do tipo entrada-saída. Resultados experimentais demonstram a aplicação bem-sucedida dessa técnica a sistemas instáveis, como o pêndulo invertido.

ABSTRACT. O artigo apresenta uma modelagem trifásica assimétrica de Linhas de Transmissão (LTs) em uma região importante de operação de uma concessionária de energia brasileira. Utilizando dados reais, a modelagem foi realizada com o auxílio do MATLAB®. Para isso, foram aplicados conceitos teóricos como as correções de Carson e a Redução de Kron. A validação do modelo foi realizada comparando os resultados com os valores de projeto fornecidos pela concessionária. Em seguida, verificou-se o grau de influência da variação de determinados fatores (resistividade do solo, temperatura e flecha da catenária) em relação aos valores dos parâmetros de LTs. Finalmente, a partir da análise em regime permanente por meio de estudo de fluxo de carga, foram constatados alguns benefícios referentes à utilização da modelagem trifásica assimétrica para análises estáticas de sistemas de transmissão ao invés da modelagem de sequência positiva usualmente considerada.

ABSTRACT. Em redes de distribuição de energia elétrica com topologia radial, os métodos de varredura direta e reversa se destacam em relação aos tradicionais para resolver o fluxo de potência devido à sua simplicidade e rápida convergência. A varredura pode, assim, ser usada em algoritmos de estimação de estados. Primeiro, propõe-se um algoritmo de estimação linear em que as medições são obtidas por microunidades de medição fasorial presentes nas modernas redes de distribuição. O segundo algoritmo é fundamentado na formulação por soma de potências nas linhas. Uma equação biquadrada que preserva a relação direta e explicita entre a magnitude da tensão nodal e os fluxos de potência ativa e reativa. Essa equação é aplicada na estimação de estados dos mínimos quadrados ponderados devido à sua facilidade de correlacionar as variáveis elétricas na forma real sem a necessidade do ângulo de fase. Os algoritmos propostos são desenvolvidos e testados em uma rede distribuição com 135 barras. Na análise comparativa, é verifica a redução do erro de estimação de estados em comparação com as pseudomedidas geradas. O desempenho do estimador dos mínimos quadrados ponderados é superior ao estimador linear.

ABSTRACT. Devido à escassez de pesquisas considerando a estimação de estados (EE) trifásica a quatro fios para sistemas de distribuição, este artigo apresenta uma nova abordagem para a EE em redes multiaterradas. Na metodologia proposta, o vetor de variáveis de estados é composto pelas correntes ramais em coordenadas retangulares e as medidas são obtidas preconizando o uso de PMUs (Phasor Measurement Units). O modelo trifásico a quatro fios é considerado para os elementos da rede representando o condutor neutro e a impedância de aterramento. Um problema de otimização é formulado para determinar o estado operativo do sistema baseado em uma função objetivo definida pelo conceito dos mínimos quadrados ponderados. Pseudomedidas referentes às cargas são modeladas por restrições de desigualdade para suprir a falta de medições em tempo real. Uma importante contribuição deste artigo é a adição de inequações referentes à potência dissipada no neutro, auxiliando na redução de erros para todas as fases e permitindo estimar a magnitude da tensão de neutro, NEV (Neutral-to-Earth Voltage). Para demonstrar a efetividade do método proposto são conduzidas simulações utilizando o sistema teste Kersting de 21 barras e o sistema de 33 barras modificado assumindo diferentes posicionamentos de medidores, cenários de carga e impedâncias de aterramento.

ABSTRACT. Visto que as microrredes correspondem a porções de sistemas elétricos de potência, elas impactam diretamente no comportamento das variáveis elétricas, sobretudo pelo fluxo de potência bidirecional. Diante desse cenário, a avaliação dos modos eletromecânicos originados dos geradores distribuídos presentes em microrredes é fundamental para analisar os limites de estabilidade frente a diversos cenários operativos, tanto na condição ilhada, quanto na conectada. Esta pesquisa propõe a utilização da frequência elétrica como grandeza alternativa para análise modal em microrredes, empregando métodos que envolvem medições facilmente realizáveis por unidades de medição fasorial, como as tensões trifásicas das barras. A frequência elétrica foi estimada por um algoritmo adaptativo baseado em mínimos quadrados médios e, na sequência, o método de Prony foi aplicado para identificar os modos eletromecânicos. Para validar a abordagem proposta, analisaram-se diversos casos, alterando as condições operativas do sistema.

ABSTRACT. This work presents a study on the behavior of the main electromechanical oscillation modes characteristic of the Brazilian Interconnected Power System (BIPS) throughout the years 2022 and 2023. The estimation methodology applied to ambient data is based on signal processing techniques and a parametric identification method. The signals are obtained through the Phasor Measurement Units (PMUs) installed at low-voltage points in many regions of the BIPS, based on the infrastructure of the Medfasee-BT Project.

ABSTRACT. State estimation (SE) has established itself as a necessary functionality for the safe and reliable operation of electrical networks. It is responsible for obtaining the most likely operational state of the system through the processing of available measurements (state observations), mitigating the uncertainties present in the measurement process, and rejecting gross errors. This article focuses on determining the system state observation capability established by the measurement system. For this purpose, it is proposed to use the concept known as first passage/arrival/hitting time, i.e., the one necessary for a process, leaving a known initial state, to reach a specific condition for the first time. Applied to the SE problem, this concept can be translated into a strength index of a measurement system capable of resisting the unavailability of measurements until the unobservability barrier is reached for the first time. Numerical results from simulation studies illustrate the use of the proposed index.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma nova metodologia para a análise da estabilidade de tensão em sistemas de distribuição. No método proposto, o fluxo de potência holomórfico (em livre tradução de Holomorphic Embedding Load Flow) é implementado a partir da incorporação de uma variável complexa a qual garante que as equações algébricas do fluxo de potência sejam holomorfas, ou seja, diferenciáveis em qualquer ponto do plano complexo. A partir disso, o estado operativo, caracterizado pela tensão fasorial em todas as barras de carga, é obtido de forma não iterativa por meio de técnicas de expansão analítica das equações expandidas em múltiplos termos da série de Maclaurin. A partir de uma única solução estável e determinística, neste trabalho, o parâmetro de incorporação holomórfica é variado desde o valor unitário (o qual representa a carga nominal) até o valor máximo que permita a convergência do método no ponto de máximo carregamento (PMC). A proposta apresenta uma vantagem significativa ao permitir a determinação rápida e precisa do PMC em comparação com o fluxo de potência continuado. O método proposto é capaz de determinar a margem de carregamento sem a necessidade de montagem da matriz Jacobiana esparsa, nem de processos iterativos consumidores de tempo computacional. Simulações computacionais são conduzidas no sistema de distribuição IEEE 33 barras a fim de mostrar a aplicabilidade e eficiência do método proposto.

ABSTRACT. Security Regions (SR) are graphical tools used globally in electric power transmission operation centers, including in Brazil, represented by three-dimensional graphs that allow the analysis of the system's safety margin in response to variations in generator power. Optimal Power Flow (OPF) is a computational technique that optimizes energy distribution, minimizing losses while meeting operational constraints. Although a system with low losses is ideal, it is crucial to evaluate these conditions from the perspective of operational safety. This work investigates how the solutions obtained by OPF impact the SR in the New England system, using the ANAREDE software, seeking to identify whether the point of minimum losses compromises the system's safety.

ABSTRACT. As Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs) são variações momentâneas na tensão que podem ter duração de meio ciclo a dois minutos e serem causadas por diversos fatores, tais como descargas atmosféricas, faltas no sistema elétrico, manobras de grandes cargas e operações de manutenção. O método proposto neste artigo para localizar as quedas de tensão (sags) utiliza a similaridade de cossenos para localizar o distúrbio responsável por ela, seja ele uma falta ou variação de grandes cargas. O cosseno do ângulo entre tensão e corrente é calculado na fase em que ocorre a queda de tensão, e o resultado desse cálculo indica o sentido do distúrbio no sistema, com o objetivo principal de indicar a responsabilidade da causa do distúrbio à concessionária, a outros parques industriais adjacentes ou à indústria em questão.

ABSTRACT. O aumento das usinas de geração de energia de pequena escala apresenta desafios significativos em relação ao seu acesso ao sistema de transmissão, resultando em filas e possíveis problemas de saturação em áreas com potencial de energia renovável. Este trabalho propõe uma abordagem inovadora utilizando métodos probabilísticos para avaliar os riscos associados à entrada de novos geradores, especialmente fontes eólicas. A utilização do fluxo de potência probabilístico por meio da simulação de Monte Carlo expande as capacidades do método determinístico, oferecendo uma representação mais precisa da intermitência inerente das fontes renováveis variáveis. Experimentos realizados no sistema IEEE RTS 79 - 24 barras, considerando a integração de usinas renováveis, destacam a importância do método probabilístico na obtenção de informações mais precisas e úteis para os tomadores de decisão.

ABSTRACT. This article presents the application of the RUN (Runge-Kutta Optimizer) metaheuristic in the robust tuning of PSS (Power System Stabilizers) and TCSC (Thyristor Controlled Series Compensator) controllers with a supplementary POD (Power Oscillation Damping) controller. The objective of tuning is to maximize the damping of the electrical system considering several operating points and obeying the limits of the controller parameters. A multi-machine system composed of 4 generators and 11 buses is used to verify the performance of the method. The results obtained show that the RUN metaheuristic is capable of tuning the controllers under study, ensuring maximum damping of the electrical system analyzed. Furthermore, RUN has superior performance compared to the ALO (Ant Lion Optimizer) and GWO (Grey Wolf Optimizer) metaheuristics.

ABSTRACT. With the advancement of power electronics, SVCs (Static Var Compensator) devices have been used to compensate reagents in order to improve the voltage profile in Transmission Lines (LTs). However, the change in the topology of the network with the insertion of such devices alters the measured impedance, and, consequently, can affect the response of protective relays that are based on the characteristic impedance, as well as occurs in the excitation loss function (ANSI 40) of synchronous generators. Therefore, this work presents an investigation of these effects on the protection against loss of excitation, including an alternative based on a fuzzy classification, which uses the derivative of the reactive power and armature current of the machine, in order to improve the detection of the response of this protection in this context.

ABSTRACT. Destaca-se o aumento significativo na geração de energia proveniente de fontes renováveis no território nacional, o que reflete uma tendência global. Todavia, desafios persistem em virtude da natureza intermitente dessas fontes, demandando abordagens inovadoras para assegurar a estabilidade e a confiabilidade do sistema energético. Diante deste contexto, o presente trabalho propõe a aplicação de uma metodologia para dimensionar plantas associadas de energia renovável, considerando tanto aspectos financeiros quanto técnicos. Dessa forma, o estudo foi conduzido utilizando o Custo Nivelado de Energia (LCOE), no qual foram analisadas duas alternativas de sistema fotovoltaico associado ao parque eólico de Casa Nova A: um sistema solar de estrutura fixa, e outro com estrutura de seguidor solar de um eixo, com diferentes potências nominais, a fim de encontrar o sistema que apresentasse o menor custo de energia. Além disso, foi realizada um estudo de complementaridade entre os recursos energéticos, considerando a irradiação solar e a velocidade do vento, a partir de dados de satélite. Os resultados demonstraram que a complementaridade fraca entre a velocidade do vento e irradiância na região, refletindo nos valores de perda de energia de 15,58% e 16,60%, devido à limitação de injeção, para as tecnologias de eixo fixo e eixo com seguidor solar, respectivamente. Por fim, verificou-se que o sistema de 6 MW com seguidor solar apresentou o menor LCOE entre os sistemas simulados, no valor de R$ 159,81/MWh. Assim, por meio do LCOE, foi possível identificar o sistema mais viável para a associação com o parque eólico.

ABSTRACT. Interrupções permanentes no sistema de energia elétrica fazem com que consumidores de média e baixa tensão tenham o serviço interrompido, contribuindo negativamente em indicadores de qualidade da distribuidora. Grande parcela das interrupções ocorre devido à atuação de disjuntores em transformadores MT/BT da rede, deixando um número considerável de consumidores residenciais, rurais, comerciais e industriais de pequeno porte sem o fornecimento de energia elétrica. No entanto, a contribuição negativa de faltas permanentes de redes BT para os indicadores de qualidade não são comparáveis ao impacto de uma falta na rede MT (onde ocorre atuação de chaves de proteção e/ou disjuntores na saída da subestação). Dessa forma, para melhor alocação de recursos financeiros destinados ao planejamento de redes BT, o modelo classificador perceptron multicamadas implementado, tem o objetivo de priorizar obras e manutenção preventiva em transformadores que tem maior probabilidade de atuação da proteção. No presente trabalho, o modelo de inteligência artificial foi alimentado com resultados de fluxo de potência em 24 instantes processados pelo software comercial ServCalc da Daimon e no histórico de interrupções de uma distribuidora da região sul do Brasil, resultando na probabilidade de interrupção do transformador. Os dados considerados para o treinamento do modelo são do período de abril a junho de 2022, cuja acurácia foi de 93,61%.

ABSTRACT. A localização de faltas é um aspecto crucial dos sistemas de energia elétrica. Auxilia na identificação do ponto mais próximo da ocorrência de uma falta, o que é vantajoso para melhorar a confiabilidade da rede elétrica das distribuidoras. Porém, com base na revisão da literatura, o problema de localização de faltas em redes de distribuição com inserção de geração de energia renovável ainda necessita de melhorias. Assim, diversos trabalhos empregam diferentes modelos de inteligência artificial para localizar falhas e melhorar a observabilidade do sistema em tempo real. Portanto, neste trabalho utilizou-se três algoritmos inteligentes baseados em: redes neurais, KNN e Random Forest para classificação e localização de faltas. Finalmente, os resultados mostraram que os algoritmos classificaram e localizaram todas as faltas com 90% de precisão.

ABSTRACT. Distribution expansion planning is imperative for ensuring reliable electricity supply while minimizing operational costs. This paper presents a novel approach to distribution expansion planning that integrates the System Average Interruption Duration Index (SAIDI) and the System Average Interruption Frequency Index (SAIFI) with genetic algorithms (GA). By incorporating reliability indices, our methodology aims to minimize investment costs and electrical losses while adhering to accepted SAIDI and SAIFI values during the expansion of the distribution network. We enhance traditional GA techniques with strategies like elitism and variable recombination and mutation rates to improve the efficiency and effectiveness of the algorithm. The proposed methodology is applied to an 18-busbar network. Three scenarios are analyzed with different restrictions for SAIDI and SAIFI indices. The results show that it is possible to obtain an effective distribution expansion planning solution that also attends to the reliability indicators defined by the regulatory agencies, however it is necessary an increment of 18.5% on the investment costs.

ABSTRACT. Wind energy is a source that has been expanding in the Brazilian electrical matrix over the past few years. When it comes to offshore wind farms, Brazil does not yet have this technology. However, there are ongoing studies and projects for its development. The potential for offshore wind energy generation in Brazil is considered quite promising, especially in the Northeast and South coastal regions, where the winds are stronger and more constant. However, commercial wind turbines used in wind farms use power electronics devices that produce harmonic currents, affecting the electrical energy quality at the point of coupling point. For a Wind Farm to access the electric power transmission network, the National Electric System Operator (ONS, in Portuguese) requires some studies that prove that the project can connect to the Basic Grid. One of these studies is the Electrical Energy Quality study, presented on this work, in which the responsible for the wind project must carry it out to present the impacts of harmonic distortions and the measures to mitigate these effects, if necessary.

ABSTRACT. Uma análise da qualidade da energia elétrica (QEE) no ponto de acoplamento comum (PAC) entre uma usina fotovoltaica e uma rede elétrica de distribuição é apresentada neste trabalho. Este estudo, motivado por uma sequência de episódios de interrupção no fornecimento de energia na Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), visa investigar as implicações da recente conexão de uma usina fotovoltaica da universidade à rede elétrica, considerando alguns critérios estabelecidos pela ANEEL no módulo 8 do PRODIST, como: variações de tensão em regime permanente, desequilíbrio de tensão, fator de potência, variação de frequência, flutuação de tensão e distorções harmônicas. Dados reais foram coletados por meio de um analisador de qualidade de energia e analisados de forma offline no Microsoft Excel. Os resultados mostram uma elevação recorrente nos níveis de tensão em regime permanente, ultrapassando os limites determinados pelo PRODIST. As análises evidenciam uma possível relação entre os níveis de tensão e a alta inserção da geração distribuída, principalmente em instantes nos quais a potência gerada é muito superior a carga momentânea instalada na mesma rede.

ABSTRACT. Os modelos matemáticos desempenham um papel crucial na determinação dos parâmetros dos painéis solares, permitindo uma análise precisa do comportamento dos módulos fotovoltaicos. Este estudo compara dois modelos matemáticos para essa finalidade e destaca a importância da atualização contínua desses modelos para uma melhor compreensão do funcionamento dos painéis solares. O método de Newton-Raphson foi empregado para determinar os parâmetros dos modelos, e os circuitos representativos foram montados no LTSpice para diferentes níveis de irradiância, resultando no comportamento esperado. A escolha da tecnologia CIGS é destacada devido às suas características vantajosas e boa eficiência. A análise revelou que o modelo de um diodo apresenta uma boa aproximação, graças ao método numérico correto para a determinação dos valores não fornecidos pelo fabricante.

ABSTRACT. Este estudo investigou a complementaridade entre energia solar e eólica por meio da análise de dados de fator de capacidade de usinas híbridas utilizando os dados abertos do Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) do Brasil. Foram avaliadas seis usinas eólicas em combinação com usinas fotovoltaicas (UFV), analisando a capacidade ótima de geração da UFV para cada par de usinas. Os resultados demonstraram uma complementariedade eficaz entre as fontes, onde a geração solar compensa os momentos de baixa da geração eólica. As métricas estatísticas utilizadas apresentaram valores satisfatórios, indicando a robustez das análises. Este estudo fornece insights valiosos para o planejamento e desenvolvimento de usinas híbridas visando otimizar a geração de energia e promover a transição para um sistema energético mais sustentável.

ABSTRACT. The integration of photovoltaic systems (PVS) at high penetration levels poses significant challenges to the electricity grid that warrant careful consideration. Issues such as reverse power flow and voltage level increases cannot be overlooked. Additionally, in residential settings, where photovoltaic systems are typically single-phase, there is a propensity for voltage imbalances to arise. Addressing these concerns, this study undertakes a comprehensive analysis of the impact of PVS integration into distribution systems using deterministic load flow and hosting capacity methodologies. The evaluation is conducted on the IEEE 123-bar test feeder across various scenarios, with photovoltaic systems randomly placed based on consumer load distribution and using using the Open Distribution System Simulator (OpenDSS) software for simulations. The findings indicate that the presence of photovoltaic systems can mitigate conductor overloads and alleviate overvoltage conditions along the feeder, contingent upon operational parameters.

ABSTRACT. Esse artigo soluciona o problema de alocação ótima de geradores distribuídos em microrredes ilhadas para minimização de perdas de energia em um horizonte de um ano divido em três patamares de carga. Um Algoritmo Genético binário é empregado no qual cada indivíduo é avaliado por um Fluxo de Potência Ótimo (FPO). O FPO considera os limites de tensões nodais, gerações de potência e frequência, bem como o efeito de droop dos geradores distribuídos despacháveis conectados à rede. A metodologia é avaliada em uma microrrede ilhada de 33 barras e os resultados são comparados com aqueles fornecidos por uma busca exaustiva.

ABSTRACT. The investigation of fault detection in power insulators has focused on the key variables involved in the aging process of these devices. Especially in environments with severe pollution, the premature degradation of insulators poses risks to the operation of the system, as well as damage to utilities, which lose revenue with unscheduled shutdowns or maintenance performed before the period established by the manufacturers. For this purpose, the quantification of the level of pollution can be estimated through various methods, such as those based on the detection of light and sound emissions or on the measurement of leakage currents. Thus, the main objective of this work is the development of a new tool, to be made available through a sensory apparatus for measuring leakage currents in insulators of electric power substations. The developed system was tested in practice on insulators installed at a pilot substation. Thus, such results can also contribute to the process that aims to estimate the moment to proceed with preventive maintenance on the equipment.

ABSTRACT. The use of speech transcribers in everyday operations has grown in recent periods thanks to the increasingly efficiency in models. Such transcribers can also be combined with Generative Artificial Intelligence models, such as chat GPT, further increasing their performance. However, in certain cases, given the particularity of the words and sentences to be transcribed, improvements with personalized vocabularies are necessary, allowing specific instructions to be directed to the chat GPT and thus improving transcription results. This process is known as Prompt Engineering and was used in this work to considerably improve the transcription of telephone conversations between the ONS and the transmission operator.

ABSTRACT. In this work, it is presented the use of the Broyden method as an alternative to the traditional Newton-Raphson method for online impedance estimation of an electrical grid. The estimation procedure used is based on the variation of active and reactive power injected into the grid by a three-phase inverter. To demonstrate that the Broyden method presents as a satisfactory substitute for the Newton-Raphson method, the performance of these two methods was compared taking into account the percentage error, processing time, and number of iterations during estimation. The analysis of the performance of the methods was carried out through real-time simulations.

ABSTRACT. This paper presents a study of the SVPWM (Vector Space Pulse Width Modulation) technique applied to two-level inverters, focusing on analyzing duty-cycle calculations adopted in the SVPWM. Two different mathematical approaches are analyzed: the conventional (or trigonometric) one and the other based on the g,h transform. Considerations regarding software development of these approaches are presented and discussed. Computational simulation results indicate that both approaches provide identical duty cycle profiles under same initial conditions. However, performance tests indicate that the approach based on g,h transform has a 23% lower execution time in comparison with the conventional approach to calculate the duty-cycles.

ABSTRACT. This article explores the development of a current controller for single-phase grid-connected inverters based on Finite Control Set Model Predictive Control (FCS-MPC), aiming to evaluate the controller's performance under parametric uncertainties present in the passive inductive filter at the output stage of the inverter. The study scenario for the analyses consists of establishing a power factor compensation strategy employing the inverter with flexible capacity to provide active and reactive power. The analyses were conducted through a collection of computational simulations considering cases composed of different power provision conditions at the common coupling point along with parametric variations in the inductive filter connecting to the grid, adopting the same cost function for all cases.

ABSTRACT. Voltage control on the DC side is one of the main challenges faced in the implementation of MTDC systems, as it is closely related to the power flow of the components present on this side. Achieving efficient control can be accomplished through voltage regulation on the DC side. Thus, this article proposes a study on an MTDC system composed of four converter stations, using the Master-Slave control strategy. This approach involves DC voltage regulation by a single station, while the others are responsible for power control. The efficiency of the control system is validated through simulation using the MATLAB/Simulink program.

ABSTRACT. This work proposes an automatic optimized tuning of resonant controllers applied to the output voltage control of uninterruptible power supplies. The tuning is carried out offline, finding a gain for active damping of the resonance of the LC filter of the source and, also, finding the damping coefficients of the complex zeros and poles, and a proportional gain, for a resonant controller. The tuning is executed by a particle swarm optimization algorithm, which uses as a cost function a root mean square of the tracking error for a typical sinusoidal reference, and considers as constraints, the closed-loop stability, and limitations of amplitude of the control signal, of phase margin and of the settling time of the transient responses. A comparison with a resonant controller tuned by classical techniques, based on mathematical expressions, Bode diagram, and root locus, shows the superiority of the automatic optimized tuning proposed here, in terms of lower tracking error, lower energy of the control signal, and lower design effort. Simulations of the closed-loop system confirm the viability of the proposal.

ABSTRACT. This paper proposes a control for the output voltage of DC-DC buck converters using an optimized state feedback that takes into account the delay in the implementation of the discrete-time control signal and an integral action over the error. First, it is shown a minimum time response, with zero steady-state error, obtained without considering limitation on the duty cycle of the converter (ideal deadbeat response). In the sequence, the limitation on the duty cycle of the converter is taken into account and then a relaxation in the closed-loop poles location is carried out, to allow a sufficiently fast transient response for the application, without violating the limits of the control signal, and in a scenario with parametric uncertainties. The control gains in this last case are obtained with the help of a particle swarm optimization algorithm, considering in the design the minimization of the module of the closed-loop poles and, simultaneously, respecting the limits of the control signal and taking into account parametric uncertainties in the converter, referred in this word as a quasi-deadbeat robust controller. Simulations indicate the viability of the quasi-deadbeat robust controller for this application.

ABSTRACT. Anualmente, a produção de energia elétrica passa por transformações devido às preocupações com as mudanças climáticas e à necessidade de diversificar a matriz energética. A participação da energia eólica tem crescido tanto onshore quanto offshore, e no Brasil existem 96 projetos offshore em fase de licenciamento ambiental pelo IBAMA. Este estudo analisa a otimização do layout de dois parques eólicos offshore no nordeste do Brasil: Pedra Grande e Camocim, por meio do Bat Algorithm. A disposição dos aerogeradores é crucial para maximizar a geração de energia, exigindo uma análise detalhada dos efeitos aerodinâmicos. O estudo compara três abordagens de modelagem de wake effect, revelando diferenças significativas nos resultados. Destaca-se a importância de explorar diversas abordagens de modelagem para melhorar as previsões e propostas no planejamento de empreendimentos eólicos offshore.

ABSTRACT. The restoration of electrical energy distribution systems (REEDS) problem consists of recovering the network operation after an interruption in the energy supply, minimizing downtime, and maximizing the quality of the service provided. This work presents a specialized basic variable neighborhood search metaheuristic for determining the optimal sequence of switching operations in the REEDS problem, considering that the initial and final topologies of the network are known. The REEDS problem is then treated similarly to the optimal task sequencing problem, where the objective is to minimize the cost of the energy not supplied during the restorative state of the network. The strategy incorporates a proposal to reduce the search space of the problem. The results obtained with a 53-bus distribution system show that the proposed approach is highly effective in determining feasible restoration sequences, significantly reducing the cost of the energy not supplied.

ABSTRACT. A new energy transition has been taking place in the world with a focus on decarbonization, decentralization and digitalization; and renewable energy sources are protagonists in this changing scenario. However, despite their many advantages, these energy sources also have their weaknesses, which have been the subject of current research, so that they can be mitigated. According to the literature review prepared, in much of the research carried out with the aim of overcoming this challenge, energy storage systems are the solution with the greatest potential for reducing the disadvantages that accompany renewable generation. Therefore, this paper proposes an optimization methodology for determining the locational value of energy storage systems (ESS), in electrical distribution networks, considering loss rates and voltage violation reduction. The methodology was applied by allocating battery energy storage systems (BESS), in two distribution circuits, IEEE 13 Bars and EPRI's CKT5, in five different BESS capacity scenarios. Next, the validation of this methodology is presented by comparing its results with an already consolidated meta-heuristic optimization, the Genetic Algorithm (GA).

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma metodologia inovadora para a otimização da operação de baterias visando à redução das perdas de energia ao longo de um período de 24 horas. Utilizando a técnica de otimização Grey Wolf, foi desenvolvido um modelo para alcançar uma operação ótima das baterias em condições variáveis de carga e geração de energia. Além disso, as incertezas de carga e geração foram incorporadas por meio da técnica Two Point Estimate Method (2PEM), com o objetivo de reduzir o tempo computacional e viabilizar a análise. Os resultados mostram que essa abordagem melhora a eficiência da operação de baterias, mesmo em cenários de incerteza.

ABSTRACT. : The technological evolution of wind turbines has allowed an increase in their efficiency and an improvement in the production of electrical energy. The most modern models allow continuous energy production, even with variations in wind speed, and with efficient voltage regulation within limits. This is mainly due to new technologies based on converters, which allow more comprehensive control actions to control the generated power, as well as the terminal voltage. The automatic shutdown of generating units due to high voltage values, even though wind turbines have the ability to adjust the voltage at their output to produce reactive energy (capacitive/inductive), respecting generation limits. Also, in some cases, regulation may be necessary at a remote point, such as the input of the collector substation transformers. This work aims to present a methodology for calculating the reactive power necessary to control voltage at any point in the park's internal network. For the solution, a method based on the gradient vector will be used combined with a linearization process to determine the node that will inject reactive power into the system and the value to be injected.

ABSTRACT. In electrical energy distribution systems (EEDS), finding the optimal radial topology to reduce energy losses and improve the voltage profile and power quality is essential. This article presents innovative strategies for reducing the search space in EEDS reconfiguration, including the identification of fundamental loops and connected sections that do not form loops. The strategy consists of generating restrictions and/or fixing the closed state of branches so that the solver used solves the mathematical model of the reconfiguration problem in a shorter computational time. The search space reduction strategy is incorporated into two mathematical models, i.e., a mixed-integer linear programming model and a mixed-integer second-order cone programming model, to evaluate the reduction of computational effort. The tests use data from three electrical systems widely used in specialized literature and represent systems of varying complexity. In this way, the proposal offers a valuable contribution to reconfiguring electrical distribution systems by addressing one of the challenges associated with the search space.

ABSTRACT. Simulations are important for addressing urban mobility challenges in cities and the automotive industry, allowing for an understanding of transportation systems. However, the complexity of modeling urban scenarios and the volume of data involved pose some challenges, highlighting the need for automated methods. Thus, the aim of this work is to explore the capability of Large Language Models (LLMs) in automating the urban simulation process, providing an alternative to traditional methods. To achieve this goal, the integration of LLMs with the Simulation of Urban MObility (SUMO) is proposed, using the LangChain tool. This integration allows for the construction of agents capable of configuring simulations, analyzing results, and proposing adaptive solutions. A case study is conducted to validate the proposed approach, using real data from the urban area of Natal-RN city. The results highlight the importance and relevance of applying language models in conducting simulations and interpreting generated data. These findings reinforce the significance of LLMs in automating and optimizing processes, contributing to the development of more effective and sustainable solutions for smart cities.

ABSTRACT. Este artigo propõe um sistema de reconhecimento de expressão facial para aplicação na educação, aproveitando o avanço das tecnologias, especialmente robótica e inteligência artificial. A arquitetura ResNet18, um tipo de Rede Neural Convolucional (CNN), é aplicada à base de dados FER2013, contendo 35.887 imagens em escala de cinza, compondo um conjunto de sete classes. Após a reestruturação das emoções em três conjuntos ("boa", "ruim" e "neutra"), a base foi dividida em 80\% para treinamento, 10\% para validação e 10\% para teste. O modelo treinado apresentou uma taxa de acerto superior a 70\%, com uma acurácia similar àquela obtida no processo de validação, evidenciando assim a capacidade do modelo de generalização na classificação de novos conjuntos de dados. Com o modelo de classificação treinado, uma validação experimental foi conduzida com um grupo de crianças do ensino fundamental. Após responderem a perguntas de matemática, as crianças foram desafiadas a expressar suas emoções para guiar um robô móvel terrestre. Cada par de crianças competia para fazer o robô se mover em sua direção, baseado em uma expressão de emoção positiva. Logo, os resultados desta validação indicam que o sistema cumpre sua proposta educacional, proporcionando às crianças uma experiência interativa e estimulante, permitindo-lhes controlar os robôs de forma indireta.

ABSTRACT. Os veículos elétricos (VEs) desempenham um papel crucial na redução da poluição ambiental ao ajudar a diminuir a dependência de combustíveis fósseis e impulsionar a sustentabilidade urbana. Contudo, a ampla adoção desses veículos traz consigo desafios significativos, especialmente no planejamento de estações de carregamento de veículos elétricos (ECVEs). Este artigo introduz um novo modelo de otimização multiobjetivo para o planejamento eficiente de ECVEs em áreas urbanas. O modelo busca minimizar simultaneamente os custos de investimento e as distâncias entre as ECVEs, enquanto gerencia o carregamento dos VEs dentro de um limite máximo de tempo de espera. A abordagem proposta incorpora análise geoespacial para modelar as dinâmicas dos deslocamentos dos VEs e as preferências de carregamento dos usuários. Isso permite estimar as demandas de carregamento dos VEs por subárea e, assim, planejar as ECVEs de maneira eficiente. O modelo foi testado utilizando dados sociodemográficos de uma cidade brasileira de médio porte, e os resultados validam sua capacidade de determinar o tamanho e a localização ideais das ECVEs para atender às demandas de carregamento dos VEs.

ABSTRACT. Water is an indispensable resource for sustaining life. With the global population rising, ensuring access to safe drinking water has become an escalating concern. Internet of Things (IoT) technologies present a viable solution for monitoring water resources, as these “smart devices” can process and transmit sensor data across diverse wireless networks. As sensor data becomes available, novel Machine Learning (ML) techniques have been widely adopted to extract insights and identify anomalies. To support the development of ML techniques for water management, we present GraphLeak, a comprehensive dataset developed to provide data from simulated Water Distribution Networks (WDNs), including sensor nodes with pressure, flow, and volume measurements. The dataset also contains data samples with leakages in different locations. It allows algorithms to detect the presence of leaks and their locations. We applied a Multilayer Perceptron (MLP) algorithm to the GraphLeak dataset and evaluated its results as a demonstrative case study. GraphLeak is developed under realistic hydraulic parameters, making it a reliable tool to acquire data in different WDN conditions, including situations that are unfeasible to reproduce in real life only for data collection purposes (for example, to break a water pipe). Additionally, the workflow for creating the dataset can be reproduced for different WDN models, as we made the source files available at the following GitHub link: https://github.com/gasiepgodoy/WDN-Models-and-Data-Sets.

ABSTRACT. Recentemente, impulsionadas pelo surgimento das Smart Factories, as transformações no cenário industrial têm sido significativas, com avanços na caracterização precisa de materiais através de ferramentas analíticas avançadas, como a Espectroscopia Raman. Este estudo focou na aplicação de redes autoencoders variacionais condicionais para ampliar a base de dados de espectros de Raman do sínter produzido no processo de fabricação do aço. Os resultados demonstraram a capacidade da metodologia em reproduzir características essenciais dos espectros originais, embora não tenha havido melhoria na predição da basicidade utilizando um algoritmo kNN, sugerindo a necessidade de investigações adicionais para otimizar esses métodos na indústria siderúrgica.

ABSTRACT. A detecção da ocupação do solo em imagens provenientes de sensoriamento remoto pode contribuir para várias aplicações nas esferas científica e social. O desenvolvimento de técnicas para realizar essa detecção foi impulsionado pelo aprimoramento de algoritmos de aprendizado profundo, como redes neurais convolucionais. Dessa forma, o presente trabalho utilizou duas arquiteturas de redes neurais, a LinkNet e a D-LinkNet, aplicando backbones distintos para realizar a segmentação da ocupação do solo em imagens de satélite de alta resolução. A arquitetura LinkNetB7, com o backbone EfficientNet-B7, demonstrou maior sensibilidade e precisão, proporcionando uma segmentação mais refinada da ocupação do solo em comparação com os demais modelos, alcançando uma acurácia de 0,91, sensibilidade de 0,93 e IoU de 0,84.

ABSTRACT. This paper presents a simulation strategy for complex circuits, dividing the circuit into sub-circuits, in order to mitigate convergence problems, when carrying out the simulation using the PSpice software. Simulation and experimental results of parts of a Gate Driver circuit for IGBT are presented, confirming the applicability of the proposed strategy.

ABSTRACT. The increasing use of robotics in teaching electrical engineering subjects like Control Theory, Digital Signal Processing, Power Electronics, and Digital Electronics is notable. Mobile Robots are also gaining popularity in academic research, particularly in projects involving Trajectory-Tracking Robots, Inspection Robots, and Line Follower Robots. This paper aims to showcase the development and assembly of a Mobile Robot capable of functioning as an omnidirectional or differential robot. It highlights the significance of differential robot kinematics, its applications, and its suitability for educational and research endeavors.

ABSTRACT. An innovative and alternative approach to conducting hands-on experiments in the lab has been developed, using a virtual bench designed for servomechanisms and control systems. This approach significantly enriches the teaching process by offering realistic and robust simulations. The high precision of the parametric and dynamic resolutions comes close to the corresponding physical equipment, and can optimize learning.

ABSTRACT. O complexo cenário educacional, vem se tornando cada vez mais um desafio maior no processo de ensino e aprendizagem de conceitos, teorias e técnicas diretamente relacionadas as atividades experimentais de ensino, principalmente para áreas de ensino que contemplam as engenharias e ciências. A fim de mitigar os obstáculos presente em atividades experimentais, e possibilitar a aproximação dos conceitos teóricos com a realidade prática, é proposto neste trabalho o desenvolvimento de uma plataforma didática para uso em disciplinas de controle presente nas engenharias. A solução, consiste de hardware e software, com características e funções para aplicação em experimentos didáticos de atividades de modelagem (acionamento malha aberta) e controle em malha fechada via controlador PID. O dispositivo proposto contempla a aquisição de sinais analógicos, digitais, armazenamento de dados e sistema de acionamento de carga de corrente contínua. A programação embarcada, implementada em linguagem C, oferece ao usuário um conjunto de funções prontas para exploração do recurso diante sua necessidade. A solução proposta é avaliada em um conjunto acoplado de motores (atuador/gerador), onde verifica-se as leituras dos sensores, operação em malha aberta e fechada. Os resultados obtidos, indicam que o dispositivo pode ser aplicado como uma promissora ferramenta no auxílio de disciplinas prática/experimental relacionadas principalmente ao estudo de controladores PID.

ABSTRACT. This paper outlines the construction of a functional Unmanned Aerial Vehicle (UAV), utilizing the F450 frame, carried out by one student in the context of a scientific research project. The student focused on selecting and integrating electronic components, such as motors, sensors, and communication modules, and configuring the Flight Control Unit (FCU). The research project subjected the UAV to comprehensive practical tests, both physical and simulated, using Software In The Loop (SITL) techniques to validate drone functionalities and to showcase its ability to respond to flight commands accurately. This paper concludes with an emphasis on the educational impact, highlighting the transformative potential of integrating UAV technology into the curriculum and preparing students for the evolving challenges in Electronics Engineering.

ABSTRACT. The servo mechanism system is commonly used in introductory experiments in Control Laboratory. In this work, the experimental environment of the servo mechanism (MS15) is equipped with IoTControl, providing remote access via the Internet of Things to the control plant. Thus, the implementation of the open-source framework for servo mechanism control facilitates laboratory experimentation, providing graphical results and records to analyze the dynamic behavior of the system, and allows the user to visualize the behavior of the control plant through a camera. As an example of application, a model-free control based on ultra-local algebraic estimator is considered for the angular position loop. The results and conclusions are presented.

ABSTRACT. This work presents a PID tuning based on GPC that can be applied to systems which can be modeled by a first-order transfer function with dead time, regardless of whether their dynamics are stable, unstable, or integrating. The approach is based on the equivalent structure of GPC and the in approximation of the dead time, resulting in a two-degree-of-freedom PID controller. An analysis considering performance and robustness is presented, demonstrating that PID and GPC exhibit very similar characteristics when robustly tuned. Additionally, a case study considering an unstable system with dead time is presented, showing that both PID and GPC demonstrate quite equivalent performance, both in terms of reference tracking and disturbance rejection.

ABSTRACT. Este trabalho se propõe a estabelecer condições LMI menos conservadoras para a síntese de controladores robustos para sistemas SISO sujeitos a incertezas, sem restrição superior de ordem. O tratamento de incertezas foi possível devido à utilização de uma representação apropriada para o sistema, permitindo que as variáveis de decisão sejam independentes de parâmetros do sistema. A estratégia desenvolvida constitui uma condição de projeto de controladores PID para sistemas incertos realimentados pela saída, com desempenho garantido pelo emprego do conceito de D-Estabilidade, contando ainda com a presença de parâmetros escalares, cuja variação permite explorar diferentes especificações de desempenho e obter melhores resultados.

ABSTRACT. Este trabalho propõe uma nova abordagem para a síntese de controladores por realimentação de estados em sistemas discretos com incertezas politópicas e atraso variável nos estados. Ao contrário das técnicas tradicionais da literatura, o método proposto não emprega as técnicas clássicas de linearização baseadas em mudanças de variáveis, que geralmente introduzem conservadorismo. Em vez disso, o método opera diretamente no espaço dos parâmetros do controlador e da matriz de Lyapunov. Além disso, as variáveis de folga são utilizadas com um propósito diferente. As condições de síntese são resolvidas por meio de um algoritmo iterativo de convergência local, no qual LMIs são resolvidas a cada iteração. Experimentos numéricos ilustram que a formulação proposta produz resultados superiores em termos do máximo valor de atraso admissível, quando comparada às técnicas existentes na literatura, configurando uma nova metodologia de projeto para lidar com sistemas com atraso variável nos estados e incertezas nas matrizes do sistema.

ABSTRACT. This work deals with the design of PID controllers for sampled-data systems via a discrete-time approach. To design the PID controller, the closed-loop system is reformulated as a control system via static output feedback. The main contribution of this work is the proposal of a design condition via quasi-LMI whose solution does not depend on iterative methods or equality constraints as in related work. The proposed design condition guarantees the eigenvalue placement of the closed-loop system in a circular region within the unit circle, thus guaranteeing the closed-loop performance. The effectiveness of the proposed condition is verified in two numerical examples.

ABSTRACT. Este estudo visa desenvolver controladores PID multivariáveis para sistemas dinâmicos lineares com múltiplas entradas e saídas (MIMO) que apresentam atraso na atuação e são descritos por sistemas de equações diferenciais de segunda ordem. A técnica proposta usa o modelo no domínio da frequência conhecido como matriz de receptâncias, que pode ser obtido experimentalmente com precisão adequada e que permite tratar o efeito do atraso sem aproximações. A estabilidade em malha fechada é assegurada usando-se o chamado critério de Nyquist generalizado, verificado pelos chamados diagramas de eigenloci. Uma dada margem de estabilidade é obtida impondo-se uma distância mínima entre os eigenloci e o ponto crítico. Um problema de otimização é formulado para o cálculo dos ganhos do controlador PID que impõem essa margem e minimizam um índice de desempenho da resposta temporal, o qual é resolvido por Algoritmo Genético. Dois exemplos com resultados de simulação são apresentados para ilustrar o mérito da proposta.

ABSTRACT. O controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID), predominante em aplicações de controle de processos na industria, consiste de uma técnica simples com uma ótima relação custo/benefício. Porém, a mesma apresenta limitações que restringem seu bom desempenho apenas a vizinhança de um determinado ponto de operação. Superar as limitações do PID sempre foi um objetivo para os engenheiros de controle, mas as novas propostas geralmente sofrem resistência na adoção por profissionais já bastante familiarizados com os ajustes simples e intuitivos dos PIDs. Assim, neste trabalho é proposta uma técnica de controle que mantém a estrutura, simplicidade e ajuste intuitivo dos PIDs, mas supera algumas limitações do mesmo ao apresentar um bom desempenho em diversos pontos de operação com o mesmo ajuste dos parâmetros. Também é demonstrada a robustez em alguns cenários existentes nos ambientes industriais. Além da proposta do controlador, o trabalho ainda apresenta análises de estabilidade para diversos tipos de planta, resultados de simulação e uma discussão sobre a proposta.

ABSTRACT. O Brasil está passando por um crescimento na geração de energia solar fotovoltaica, impulsionado por várias usinas em diferentes regiões. No entanto, unidades de menor geração carecem de equipamentos adequados para monitorar fatores atmosféricos e climáticos que afetam a geração fotovoltaica. Para resolver isto, este estudo visa desenvolver uma ferramenta de baixo custo para estimar a irradiância, crucial para determinar a geração fotovoltaica. A solução proposta envolve um protótipo que utiliza um módulo de 10W como célula de referência, conectado a sensores que medem tensão, corrente e temperatura, todos controlados por um dispositivo Arduino. Esta ferramenta possibilitará estudos sobre os níveis de irradiância, suas variações ao longo do dia e em diferentes locais, facilitando a otimização do posicionamento do módulo, avaliação da geração de energia, detecção de falhas e determinação da frequência de limpeza dos módulos

ABSTRACT. Este estudo descreve o desenvolvimento e a implementação de um protótipo de scanner LiDAR terrestre estacionário, que foi utilizado para avaliar o impacto do aliasing espacial em função da resolução espacial e da distância de medição. Experimentos realizados a distâncias de 1 m, 2 m e 4 m revelaram uma tendência de incremento do aliasing com o aumento da distância, evidenciando a correlação entre a distância de medição e diminuição da resolução espacial. Esta constatação ressalta a importância de uma escolha criteriosa da taxa de amostragem para assegurar a integridade do sinal amostrado. Complementando os achados experimentais, coletas realizadas com o protótipo realçam sua capacidade de criar nuvens de pontos detalhadas, enfatizando sua eficácia na captura dos detalhes mais relevantes dos ambientes mapeados. Diante dos resultados obtidos, este trabalho oferece uma compreensão dos desafios associados ao aliasing espacial, especialmente no contexto de scanners LiDAR terrestres estacionários. Paralelamente, o protótipo desenvolvido se destaca por sua eficácia, demonstrando um equilíbrio otimizado entre custo, desempenho, funcionalidade, leveza e capacidade de transmissão de dados em tempo real.

ABSTRACT. With the rise of photovoltaic systems, the use of electric arc detection and interruption devices becomes increasingly necessary to avoid accidents and fires in photovoltaic plants. To correctly detect the moment when the electric arc occurs, it is necessary to condition the electric arc signal, given the external interference that can cause signal distortion and possible false detections. This article presents a series of comparisons between different active analog filters regarding their performance in preserving the frequency components of the electric arc signal. The results of the simulations pointed to 4 filters that obtained better parameters within the design criteria, differentiating between them the number of components used, the attenuation of the transition band and the conservation of the frequency components in the passband. The results of this study summarize the main advantages and advantages of different filters applied in AFCI systems.

ABSTRACT. Many applications such as robotics require the angular position control of the motor shaft. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is suitable for the development of servomechanisms. On the other hand, frequency division multiplexing (FDM) allows simplifying the data acquisition system (DAQ) in vector control when a resolver sensor is used as angular position transducer. This paper shows the application of FDM and synchronous current sampling in the position control of PMSM. The resolver signals and the PWM carrier are synchronized to make easier the estimation of the fundamental component of the stator currents. Any multiplexing process produces an interference between the signals to be sent to the receiver. In the case of motor drive, the receiver is the motor drive DAQ. However, the tests performed in this paper show that the effect of that interference is negligible. Thus, FDM can be used in position control of PMSM

ABSTRACT. Este trabalho apresenta o estudo teórico, modelagem e a construção de um densímetro por inclinação que seja capaz de medir de forma contínua a variação da densidade de líquidos durante o processo de fermentação. O sensor se baseia no princípio da flutuabilidade e na diferença de forças peso e empuxo, que causam uma inclinação em um objeto flutuante, cujo ângulo é função da densidade do líquido no qual ele se encontra parcialmente submerso. O ângulo de inclinação é medido utilizando um acelerômetro MEMS triaxial, o que permite medir a projeção da aceleração da gravidade nos eixos do sensor. O trabalho mostra a concepção e construção de um protótipo em formato cilíndrico contendo toda a eletrônica necessária para adquirir os dados dos sensores e enviá-los a uma base via comunicação Bluetooth. Para calibração e testes, foram realizados diversos setups experimentais incluindo ensaios com variação contínua da densidade. Os resultados coletados mostram que apesar de possíveis melhorias necessárias para garantir a robustez do processo, a forma de medição é viável e útil para acompanhar um processo de mudança contínua de densidade, tal como um processo de fermentação.

ABSTRACT. Underwater robots are widely employed in exploration and intervention missions in oceans, seas, rivers and lakes. Wireless data transmission in underwater environments is one of the biggest challenges presented in the development of robotic systems, since the use of Radio Frequency (RF) is practically unfeasible due to the high attenuation imposed by the environment. Underwater optical modems are great alternatives for solving this issue, as they allow for the establishment of communication links with MHz frequency band at distances of up to a hundred meters. The development of unidirectional devices is discussed and the system general functioning is evaluated, in a hyperbaric chamber, through the transmission of a stream of data, with emphasis on the maximum band reached and the measured Bit Error Rate (BER).

ABSTRACT. This article presents a detailed analysis of the control loop modeling of a 5-level fullbridge inverter, through the application of a Proportional-Resonant (PR) controller associated with a Proportional-Integral (PI), aiming to enhance the performance of grid-connected switched converters. The modeling was conducted using two software tools: MATLAB, for controller parameter design, and PSIM, for simulating and analyzing the performance of the inverter with the designed control loop. Therefore, the analysis of the results demonstrates the effectiveness of the resonant controller in regulating the inverter output voltage, highlighting its capability to reduce switching losses and improve the energy efficiency of the system.

ABSTRACT. Os inversores desempenham um papel significativo em sistemas fotovoltaicos. Em comparação com outros elementos do sistema, o inversor apresenta uma confiabilidade inferior devido à sua natureza complexa multifuncional. Os capacitores eletrolíticos do barramento de corrente contínua (CC) são os componentes com mais probabilidade de falha nos inversores fotovoltaicos. O estresse do capacitor ocorre principalmente pelas altas temperaturas médias e, por esse motivo, a estimativa correta das perdas de potência no capacitor é uma etapa crucial para a análise térmica do componente. Nesse contexto, o presente artigo realiza uma avaliação comparativa entre quatro métodos de estimativa de perdas nos capacitores com base na Equivalent Series Resistance (ESR) constante, a influência da frequência de operação e a temperatura do capacitor, com foco na resposta térmica. Foi implementada uma abordagem utilizando Lookup Tables (LUT) para mitigar o esforço computacional, avaliando perfis de missão diário e anual. Os resultados do estudo realizado mostram a maior diferença de temperatura média de 5.31%, entre os métodos com ESR constante e com a ESR dependente da frequência e temperatura do capacitor.

ABSTRACT. This paper undertakes a comprehensive analysis investigating the influence of the DPWM delay on the high-frequency modeling of dc microgrid connected converters. When multiple converters are connected at the same dc bus, the switching frequency of one converter can be seen as the perturbation frequency of another, resulting in the so-called beating phenomenon. A high-frequency circuit model is indispensable to comprehend this effect. This model not only plays a pivotal role in the stability analysis of interconnected converters but also demonstrates that the DPWM delay is a crucial element of an accurate circuit model. The case scenario is a dc microgrid composed of two buck converters in a cascaded connection. While this study focuses on this specific dc microgrid, the proposed methodology can be applied to different topologies, offering improved stability in a wide range of applications. The theoretical analysis is further validated by simulation results.

ABSTRACT. The study focuses on the design of a Battery Energy Storage System (BESS) for the practice of Peak Shaving, using the load profile as a reference. An analysis was conducted to evaluate the sizing of the battery bank in different energy capacities, based on this profile. Thus, several sizing scenarios are presented, varying according to the amount of demand that the customer wishes to supply with the battery bank. The work highlights the importance of a careful approach in the selection and sizing of the BESS, emphasizing its relevance to guarantee the efficiency and reliability of energy storage systems in different contexts.

ABSTRACT. The article presents an analysis on PV power ripple behavior in order to define the better sampling rates values for the dP-P\&O MPPT method, especially in applications with low frequency ripple. It is proposed a design consideration that is capable of reducing dPerror in this types of applications, such as PV single-phase grid-tied inverters, without filtering or averaging. Simulations were made to verify the algorithm performance on different sampling rates. The simulations were carried on Virtual Typhoon-HIL, considering a PV array, submitted to some irradiance profiles from the EN 50530 standard, connected to a boost converter with its output connected to a DC bus with a 120 Hz ripple, representing the first stage of a dual-stage single-phase PV inverter. The sampling rates values pointed out as optimal were the only ones capable of making the algorithm dP-P\&O works properly, with high performance (> 99.5%).

ABSTRACT. In this work, the application of the 120° Discontinuous Pulse Width Modulation (PWM) technique in a Nine-Switch Inverter (NSI) is presented. The system adopted to analyze the effectiveness of the modulation scheme has two functions, which are power insertion into the grid and voltage compensation in the load. To evaluate the performance of the modulation strategy, all signals relevant to its operation were monitored during two different system operating scenarios. The results were obtained through real-time simulations, from which it is concluded that the analyzed PWM is robust enough to adequately control the NSI in different scenarios.

ABSTRACT. With the advance of science and technology, vaccination has become a crucial tool in public health to prevent infectious diseases. However, optimizing the stock and distribution of vaccine doses is a complex challenge that involves considerations such as shelf life, costs, losses and logistics. Given the relevance of the subject, this study proposes the use of the Gradient Boostin Regressor algorithm to estimate the use of vaccine doses and, consequently, to optimize their distribution and stock, with the aim of minimizing losses due to shelf life and lack of doses for the assisted population. The proposed approach takes into account various relevant factors such as the existence or not of vaccination campaigns, demand, days of the week and the history of distribution of vaccine doses. To validate the proposal, we used the application database of the public health network in the state of Rio Grande do Norte (RN), called RN+VACINA. The approach managed to obtain a Coefficient of Determination (R²) of 0.73 for a five-day advance forecast of the number of vaccine doses to be administered.

ABSTRACT. This research aims to present an innovative approach to solving the problem of determining the active power load margin (PLM), considering variations in load bars, contingency situations and the application of non-Gaussian noise in phasor measurement units(PMU). Four case studies were carried out for the IEEE 14 bus system, which has four generating units, in order to demonstrate the applicability of the method in relation to the classical method of continuous power flow (CPF) calculation and in relation to the methodology based on neural networks present in the technical literature. The results obtained demonstrated that the computational effort of machine learning methods is generally lower than the CPF effort and the applicability of the Extremely Randomized Trees (ET) method for LPM calculation problems considering normal and contingency situations which presented the best results among the compared methods.

ABSTRACT. O Brasil sofre com incêndios, principalmente nas estações de maior seca e calor. A ocorrência e a falta de controle sobre incêndios podem causar problemas ambientais, econômicos e de segurança para a população. Estes aspectos são impactantes quando ocorrem próximos a fábricas, fazendas, áreas preservadas, ou mesmo cidades. Este artigo traz uma comparação de diferentes técnicas para segmentação de focos ativos de incêndio utilizando imagens satelitais, com abordagens Heurística e por Deep Learning. São utilizados dois dados satelitais, com resoluções espaciais e tempos de revisita diferentes. As imagens multi-espectrais são provenientes dos sensores Suomi-National Polar-orbiting Partnership/Visible Infrared Imaging Radiometer Suite(S-NPP/VIIRS) S-NPP/VIIRS e Sentinel-2, explorando bandas correlacionadas aos focos ativos. Os resultados obtidos por Deep Learning mostraram que o modelo treinado no Sentinel-2 desempenhou melhor na tarefa de segmentação do que o modelo S-NPP/VIIRS. Entre as duas abordagens, as segmentações heurísticas mostraram mais fidelidade aos focos de incêndio. As métricas IoU em 0,421, F1-score em 0,592 e Precisão de 0,591 apresentadas confirmam a superioridade das equações de Schroeder em comparação com os modelos de Deep Learning.

ABSTRACT. This article examines the application of machine learning models, specifically XGBoost (XGB) and LightGBM (LB), among others, for predicting hot blast stove temperatures in an integrated steel mill. Unlike previous studies, the dataset used in this investigation does not exhibit time series characteristics, complicating the use of algorithms that depend on such features. The dataset, provided by a steel mill in Brazil, underwent an initial feature pre-selection through expert interviews, followed by Principal Component Analysis (PCA). Preprocessing steps included outlier removal using the Interquartile Range (IQR) and missing value imputation with moving averages. The models were evaluated using metrics such as R2 and RMSE. After hyperparameter tuning via GridSearchCV, LB and XGB demonstrated superior performance across both metrics. The results indicate the significant effectiveness of these models, with LB showing a slight advantage.

ABSTRACT. Neste trabalho é proposto um algoritmo de agrupamento fuzzy evolutivo de séries temporais. Ele se baseia no cálculo de potencial das amostras de dados, incluindo a taxa de variação como informação neste contexto em um critério de função gaussiana de potencial multivariável. O algoritmo proposto constrói grupos com diferentes formas no contexto evolutivo, além de introduzir um fator de sensibilidade e um mecanismo de cruzamento na tomada de decisão sobre a estrutura dos clusters. O algoritmo é testado em dados computacionais de um sistema complexo e em dados experimentais de um sistema térmico. Ele também é aplicado em um sistema fuzzy evolutivo para realizar a identificação da dinâmica do sistema térmico. Os resultados demonstram que o algoritmo produz clusters bem representativos do comportamento de sistemas dinâmicos.

ABSTRACT. Este artigo apresenta uma análise do desempenho de diversos modelos de classificação obtidos com base em aprendizado de máquina para a detecção de ataques maliciosos em sistemas ciberfísicos com redes em Internet das Coisas (IoT) e comunicação baseada em Transporte de Telemetria de Enfileiramento de Mensagens (MQTT). O conjunto de dados utilizado nos treinamentos dos algoritmos se chama MQTTset. As abordagens utilizadas neste trabalho se basearam em um estudo sobre os pacotes de comunicação daquele protocolo, análise de características relevantes naquele conjunto de dados e técnicas de pré processamento de dados. Os resultados mostram que os algoritmos classificam bem os tráfegos da rede que estão sob ataque ou não, favorecendo a segurança de um sistema ciberfísico.

ABSTRACT. O setor elétrico passa por um momento de profundas mudanças em escala global. Além disso, os Sistemas Elétricos de Potência modernos apresentam alto grau de complexidade. A literatura aborda de forma bastante ampla esquemas de monitoramento baseados em sincrofasores associados a sistemas WAMPAC. Entretanto, carece de propostas a respeito de sistemas de comunicação para aplicação de sincrofasores em verificações de sincronismo elétrico entre sistemas. Nesse sentido, este artigo propõe a utilização da modelagem especificada no Relatório Técnico 90-5 da norma IEC 61850 para sincrofasores associado a modelagem da função de verificação de sincronismo elétrico entre sistemas. Os resultados demonstram o correto funcionamento da proposta e comprova a sua viabilidade de implementação.

ABSTRACT. This article presents the modeling of a high-voltage step-up substation with a double busbar arrangement with a single-breaker to four-switches configuration, using the Building Information Modeling (BIM) methodology. Using Revit software, the main modeling steps are outlined, covering both equipment and the entirety of the substation, specifying the advantages and potential of BIM implementation in substation projects.

ABSTRACT. Os avanços na automação e digitalização estão transformando os sistemas de potência, impulsionando a substituição de sistemas tradicionais por modelos digitais inovadores. Esta transição tem resultado em eficiências significativas nas subestações elétricas, reduzindo custos operacionais e erros humanos. O protocolo de comunicação IEC 61850, proposto pelo grupo IEC TC 57, desempenha um papel fundamental nessa automação, oferecendo flexibilidade nos diagnósticos de falhas e gerenciamento de dados. Este artigo propõe a concepção de uma Merging Unit (MU), baseada em um hardware de arquitetura híbrida (ARM/FPGA), capaz de adquirir sinais de tensão e corrente sincronizados de acordo com o sinal de Global Positioning System (GPS). O sistema combina a robustez do FPGA com a flexibilidade do ARM, permitindo atualizações tanto do software quanto do hardware de forma remota. A integração do FPGA na MU facilita a sincronização e comunicação precisa, enquanto o processamento paralelo acelera o empacotamento de dados. Resultados de medição em tempo real mostram que a abordagem adotada demonstra uma taxa eficiente de empacotamento dos dados e transmissão por meio do protocolo Ethernet. A implementação do sistema operacional Debian Linux no microprocessador ARM garante uma operação confiável e eficiente. Essa estratégia inovadora oferece uma solução viável para a modernização e eficiência dos sistemas de potência.

ABSTRACT. Este estudo aborda o desafio do planejamento ótimo dos sistemas de distribuição de energia elétrica diante do crescimento populacional, industrial e a instalação desordenada de geradores distribuídos. Visando melhorar a estabilidade e qualidade do fornecimento de energia, propõe-se um modelo matemático de otimização linear inteiro misto para a alocação ótima de subestações considerando a inserção de fontes de energia renováveis (geradores distribuídos). Um dos propósitos é identificar os efeitos da inserção da geração distribuída no planejamento de subestações. A inserção de fontes de energia renováveis, como geradores distribuídos, é um aspecto de grande importância para aprimorar os sistemas elétricos. O estudo também aborda a inserção de geradores distribuídos em diversas proporções de modo a possibilitar não somente a comparação com o caso base, mas também com os demais casos e avaliar o melhor resultado em questões de aprimoramento nos parâmetros do sistema e no benefício econômico.

ABSTRACT. WAMPAC systems have emerged as an alternative approach to address dynamic conditions in interconnected electrical systems. With the increasing power grid digitization, technologies and communication models to improve these systems have been developed according to standards such as IEEE C37.118 and IEC 61850-90-5. The last one proposes using the R-SV and R-GOOSE protocols to send synchrophasor data. However, as these protocols are limited to a few relay manufacturers, this study aims to assess the feasibility of employing the MMS protocol for synchrophasor data transmission as an alternative to wide-area monitoring.

ABSTRACT. This paper highlights the critical need to address the access impedance in power supplies used in power line communication (PLC) modems. Low values of access impedance of power supplies can significantly attenuate PLC signals at both the transmitter and receiver nodes, leading to substantial degradation in performance. To mitigate this issue, we propose a modified boost power factor correction circuit capable of enhancing the access impedance magnitude of power supplies in PLC modems across a frequency band ranging from 0 to 500 kHz. Numerical analyses show the effectiveness of our proposal in comparison to other existing circuits. Furthermore, these results suggest promising directions for further enhancements in the performance of PLC systems.

ABSTRACT. Currently, incentives for electrical energy production from Renewable Energy Sources (RES) are growing significantly due to the scarcity of fossil fuels, which are still widely used. At the same time, Distributed Generation (DG) units employing RES have gained momentum recently with tax reductions and the electricity price increase. However, the rise in the number of systems connected to low-voltage distribution networks has severely impacted the energy quality in distribution systems. Most DG systems use Photovoltaic (PV) systems as a source, due to their low cost, installation ease, and maintenance. In this work, the effects on the quality of electrical energy in the electrical installations of the Federal University of Rio Grande do Norte (UFRN) resulting from the connection of a 175 kW PV generation to the low-voltage distribution network are examined. The evaluation is based on indicators obtained experimentally using the HIOKI PW 3198 network analyzer, including frequency, voltage and current harmonics, phase imbalances, overvoltage/undervoltage, power factor and voltage fluctuation. These indicators are evaluated by comparing them with the limits established by the standards: the national standard recommended by Module 8 of PRODIST and the international standards recommended by IEEE and IEC.

ABSTRACT. As baterias de íons de lítio (Li-ion) têm revolucionado a tecnologia de armazenamento de energia nas últimas décadas, impulsionando a mobilidade elétrica e alimentando uma variedade de dispositivos eletrônicos portáteis. O estado da arte dessas baterias envolve um conjunto de avanços significativos em diversas áreas. Em termos de materiais, a pesquisa concentra-se na melhoria da densidade de energia e na estabilidade dos materiais eletroquímicos, visando aumentar a capacidade e prolongar a vida útil das baterias. Além disso, há esforços para reduzir o custo e a dependência de materiais escassos, como o cobalto, promovendo alternativas mais sustentáveis e acessíveis. Este trabalho apresenta uma revisão do estado da arte das baterias de íons de lítio e as perspectivas futuras promissoras desta tecnologia de baterias, em termos de melhorias de desempenho, custo e sustentabilidade.

ABSTRACT. The aim of this study is to design a photovoltaic power plant in the Sat´elite company’s garage to supply electric vehicles, specifically one of the company’s fleet buses. Additionally, the study seeks to analyze, through applied research, the feasibility of replacing buses with internal combustion engines with electric vehicles from a technical, economic, and sustainable perspective. The methodology employed is based on applied and exploratory research with a quantitative approach. It involves analyzing the current operation of conventional buses using information provided by the company, including data on fleet size, routes, and mileage. This allows for the calculation of the peak power of the system for project the power plant using PVsyst software. Furthermore, the study evaluates the reduction of greenhouse gas emissions using CO2 calculators from IDESAM and EPE, as well as the financial return from renewable transportation. Based on the collected data and simulations conducted with software, the photovoltaic power plant, operating in On Grid mode, is capable of generating the necessary energy for daily passenger transport. This results in a reduction in greenhouse gas emissions, equivalent to planting 14 trees per year. Moreover, the project proves to be financially viable, with an expected financial return in less than 10 years. The energy generated by the designed power plant is viable for powering an electric bus, allowing the company to improve its transportation system in favor of the environment.

ABSTRACT. A eletrificação do setor de transporte é uma tendência atual nas medidas de redução da emissão do gás carbônico. Porém, sua inserção massiva na rede pode ocasionar sobrecarga de transformadores e linhas especialmente quando ocorre simultaneidade entre as recargas dos veículos elétricos. Este artigo tem como objetivo calcular de forma probabilística o fator de simultaneidade de uma frota de veículos elétricos em uma área residencial, utilizando para isto dados reais de uma campanha de medições realizada no Reino Unido. O método de Monte Carlo é utilizado, considerando dois padrões de recarga: recarga semanal, na qual a recarga ocorre em dias alternados, e recarga diária. Diversos cenários são considerados variando a capacidade da bateria e potência de recarga. Os resultados mostram que a adoção da recarga diárias nos estudos de impacto e análises estatísticas pode levar a um fator de simultaneidade mais elevado, e um cenário bem mais pessimista e conservador de sobrecarga nos transformadores e linhas.

ABSTRACT. This work analyzes a very relevant and recent event in the memory of the Brazilian electricity sector, which was the partial black-out of 08/15/2023. The post-operation analyses of this event identified modeling flaws in wind and photovoltaic generators which meant that the database used until then behaved differently from the equipment in the field. This paper explores the suitability of system modeling for previously defined purposes and the reasons for the adjustments made to the ONS database for electromechanical transient studies so that it is representative of the various events to which the power system is subject.

ABSTRACT. A operação de sistemas de distribuição com unidades fotovoltaicas de geração distribuída em dias nublados é um desafio crescente. A geração fotovoltaica operando sob condições de nuvens pode gerar variações rápidas de potência e tensão que afetam a qualidade de energia e o desempenho dos reguladores de tensão do tipo série tipicamente usados nas redes elétricas de média tensão. Nesse contexto, o presente trabalho propõe análises das variações rápidas de potência e tensão em um sistema de distribuição com unidades fotovoltaicas de geração distribuída operando sob condições de nuvens. O uso de premissas operacionais realistas tipicamente não consideradas simultaneamente em outros trabalhos é uma das contribuições inovativas deste trabalho. As análises são realizadas por meio de simulações computacionais no domínio do tempo considerando as malhas de controle típicas das unidades de geração e diferentes condições de sombreamento sintetizadas por meio de uma abordagem baseada na geometria fractal. O sistema de distribuição com 34 nós do IEEE é utilizado como sistema teste nas análises realizadas.

ABSTRACT. Este artigo apresenta o desenvolvimento de um sistema de medição de energia elétrica baseado em IoT, capaz de monitorar remotamente o consumo de energia de dispositivos eletroeletrônicos. Utilizando um circuito eletrônico composto por um controlador ESP32-S3, um conversor AD ADS1115 e um sensor de corrente ACS712-20A, o sistema realiza medições precisas de tensão, corrente, potência e energia. Os dados são transmitidos a plataforma ESP RainMaker via WiFi, permitindo que os usuários monitorem e controlem o consumo de energia em tempo real através do aplicativo ESP RainMaker. Os resultados do experimento demonstram uma alta eficácia do sistema, apesar de pequenas variações nas medições em comparação com os instrumentos convencionais. O estudo contribui para o avanço da tecnologia de medição de energia elétrica e integração com a plataforma ESP RainMaker, fornecendo uma solução inteligente e conectada para a gestão eficiente da energia em ambientes residências e comerciais.

ABSTRACT. O número de pessoas com perda auditiva é uma preocupação crescente, e a intervenção precoce é fundamental. É possível atuar nesse cenário utilizando a Resposta Auditiva em Regime Permanente (ASSR) como uma técnica objetiva para avaliar o limiar auditivo. Visando melhorar a detecção de ASSR, é possível ajustar o estímulo sonoro para amplificar a resposta. Portanto, é pertinente comparar o desempenho de diferentes estímulos. Este estudo se propõe a comparar o desempenho dos estímulos NB-Chirp e AM2 na evocação de ASSR, analisando a taxa de detecção e a distribuição da probabilidade das taxas de detecção para diferentes combinações de eletrodos. Os resultados indicam que o estímulo NB-Chirp apresenta um maior número de combinações de eletrodos com taxas de detecção superiores ao AM2, demonstrando diferença estatística entre as distribuições de probabilidade de detecção.

ABSTRACT. This work presents the development of electronic systems for intelligent autonomous packaging for the cold chain of healthcare systems that enable the safe transport of products of human origin, organs and tissues for transplants, in addition to vaccines, medicines and hospital supplies. The system includes several 4.0 Industry enabling technologies, such as sensing, georeferencing, Internet od Things (IoT), and temperature control system. This work focuses on the development of embedded systems in order to get precise temperature control in packaging, maintaining adequate conditions for transport and guaranteeing the quality and preservation of the products, organs or tissues that are being transported.

ABSTRACT. Um dispositivo embarcado de custo reduzido em desenvolvimento foi testado para a aquisição de dados analógicos com condicionamento automatizado em tempo real do sinal para uma digitalização eficiente utilizando um único hardware em aplicações de diferentes amplitudes e faixas dinâmicas. São apresentados o funcionamento, os dois métodos de amplificação que são alternados de forma automática e resultados da aplicação de sinais de entrada sintéticos com distintas taxas de variação de amplitude, bem como resultados preliminares de uma medição de sinal acústico em campo.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta a análise de influência pelo método Monte Carlo da variação dos parâmetros dos circuitos de leitura do Calorímetro Hadrônico do ATLAS, utilizado no Grande Colisor de Hádrons (LHC). Investiga-se como as variações dos valores dos componentes dos circuitos afetam a amplitude do pulso de resposta, uma característica crucial para a precisão das medições de energia das partículas detectadas. O estudo especifica quais parâmetros exercem maior influência sobre a saída do circuito e estima o impacto que a variação de um único componente pode ter sobre o pulso final. Foi possível determinar os componentes mais sensíveis no circuito pela métrica de correlação de Pearson.

ABSTRACT. O desenvolvimento de novas técnicas de processamento digital de sinais é muito importante nos experimentos de física de altas energias. Neste cenário, a atualização do experimento ATLAS para Fase-II do LHC de alta luminosidade, sistema de detecção de partículas do maior colisionador de hádrons do mundo, fará com que seja possível experimentos com maior taxa de eventos, ocasionando o efeito de empilhamento de sinais. O calorímetro hadrônico do ATLAS (TileCal) pode ser utilizado para auxiliar na detecção de partículas de múon resultantes das colisões de prótons-prótons. As técnicas clássicas para reconstrução dos sinais nesta nova fase têm sua performance prejudicada, necessitando de novas estratégias que trabalhem melhor neste novo ambiente, e o método dos mínimos quadrados (Least Square ou LS) já foi estudado com uma alternativa. Neste trabalho, uma rede neural convolucional (CN) é proposta para o sistema de detecção de múons simulados usando algumas células do TileCal e compara-se com o desempenho utilizando o LS. A CN foi capaz de reduzir a taxa de falso alarme para uma probabilidade de detecção de 98% nas duas células estudadas quando comparado com o LS, chegando a reduções de até 84% em um módulo específico.

ABSTRACT. Neste artigo, é apresentado o desenvolvimento e a implementação de um sistema de monitoramento de dados para motores elétricos de indução trifásicos baseado na tecnologia da Internet das Coisas (IoT) com o objetivo de melhorar a manutenção preditiva e a eficiência operacional. O sistema integra sensores de temperatura, corrente e vibração, gerenciados por um microcontrolador ESP32, que coleta e transmite os dados em tempo real para um dashboard hospedado no Google Sheets. Os sistemas de aquisição e visualização de dados são apresentados, incluindo a aplicação de uma interface gráfica para facilitar a interpretação dos dados por usuários finais. Experimentos foram realizados em uma bancada de testes, que permitiu simular diferentes condições operacionais e avaliar a resposta do sistema às variações de carga e vibração induzidas. Os resultados demonstram a capacidade do sistema de fornecer monitoramento contínuo e dados confiáveis, necessários para a implementação de estratégias de manutenção preditiva.

ABSTRACT. Vazamentos nas tubulações podem causar estragos ambientais e resultar em perda de recursos. Para solucionar este impasse, existem diversas técnicas para detectar e localizar esta anomalia. Entre elas, a Emissão Acústica (EA) se mostra bastante promissora. Nesse contexto, a metodologia adotada consiste na filtragem do sinal do vazamento e localização em duas etapas. A primeira, zonal, se dá pelo ASL e RMS, parâmetros utilizados na prática. A segunda, linear, se dá pela correlação cruzada dos sinais. Para o experimento, foi utilizada uma tubulação industrial, sensores de EA, uma Placa de Circuito Impresso (PCI), um osciloscópio USB Analog Discovery 2 e uma Raspberry Pi 4. Comprovou-se neste estudo que a correlação cruzada é eficaz na localização linear de vazamentos, apresentando um erro de 3 metros para o maior espaçamento entre sensores, que foi de 90 metros.

ABSTRACT. As curvas I-V e P-V são uma forma eficaz de analisar a eficiência e degradação dos módulos fotovoltaicos. Dispositivos denominados caracterizadores fotovoltaicos são responsáveis por traçar essas curvas e geralmente utilizam uma mesma frequência de amostragem para obter todos os pontos da curva. Como a região de máxima potência é de grande interesse, este trabalho propõe uma metodologia a qual modela essa região com uma maior resolução, proporcionando uma precisão superior. Testes foram realizados em diversos cenários demonstrando a eficiência da metodologia.

ABSTRACT. This manuscript presents the instrumentation system developed by UFRJ's Aerospace Research Group with the aim of being used in tests of hybrid rocket motors for atmospheric sounding rockets. The system consists of two main boxes, each with its own microcomputer, which together enable the control of actuators and the acquisition of data from various sensors spread throughout the motor at a safe distance from where the operation takes place. It should be noted that the current work focused on the implementation and use of such sensors. The selection of sensors for the thruster, the software logic and operation selected, and the communication procedures used are all presented in details. In addition, data acquisition from the sensors are discussed. Results highlighted that this instrumentation ensure a safety and reliable operation.

ABSTRACT. Nos últimos anos, tem-se observado um aumento significativo no número de sistemas de geração de energia solar, gerando a necessidade urgente de soluções eficazes para o monitoramento das estruturas. O presente trabalho propõe a implementação de um sistema de aquisição de dados por sensores, com a transmissão posterior para um cliente remoto, utilizando o protocolo MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) em uma planta de geração com seguidor solar. Essa escolha é respaldada pela reputação do MQTT na comunicação assíncrona e confiável entre dispositivos. O hardware selecionado para a captura de dados é o Raspberry Pi, devido às suas capacidades de processamento e conectividade, adequadas para aplicações embarcadas. O InfluxDB é a base de dados escolhida, reconhecida pela sua eficiência em lidar com grandes volumes de dados de séries temporais. A implementação do sistema, incluindo a comunicação com os sensores, processamento dos dados e integração com o InfluxDB, foi realizada em Python. Essa combinação de tecnologias resultou em um sistema completo e eficiente para o monitoramento de uma estação fotovoltaica, proporcionando uma gestão mais precisa e inteligente da geração de energia solar.

ABSTRACT. During the COVID-19 pandemic, the demand for mechanical ventilators increased due to the significant number of patients with respiratory failure. However, instances of power outages highlighted the vulnerability of patients dependent on these vital devices, leading to the search for alternatives such as the manual resuscitator. Due to the difficulty in maintaining precise frequency and the physical fatigue associated with this procedure, the need for more efficient solutions became apparent. Thus, the Automated Ambu Actuator (AAA) emerged, automating the process of pulmonary ventilation with parameter adjustment according to the patient's needs. To enhance the monitoring of this device, a study is proposed for the development of a capnograph module. This capnograph, composed of an infrared emission system and sensors connected to a collection tube adapted with nasal cannulas, aims to monitor the quantity of carbon dioxide in the exhaled air by the patient. Such data is crucial for assessing the effectiveness of breathing and pulmonary ventilation. The implementation of this capnograph in the AAA has the potential to significantly enhance monitoring and treatment efficacy, providing precise data during mechanical ventilation.

ABSTRACT. This work investigates the efficiency of the LQR-based FPRE (forward-propagation Riccati equation) method applied to the control of a nonlinear system factored in SDC (state-dependent coefficients) that represents the attitude dynamics of nanosatellites. To solve the FPRE, it is necessary to obtain the solution of the state-dependent discrete algebraic Riccati equation (SD-DARE) at each time instant, which is complex to determine analytically. The adopted strategy consists of using adaptive fil-tering algorithms to solve the Bellman equation, which is independent of the dynamic system matrices and whose solution con-verges to the solution of the SD-DARE. As a result, a control vector is calculated online in order to stabilize the states of the dy-namic system. Computational simulations demonstrate the performance of the FPRE when normalized least-mean-square (NLMS) and recursive least-square (RLS) algorithms are used in the face of initial state conditions, disturbances, and choices of matrices in SDC.

ABSTRACT. In this paper, a methodology for detecting broken and downed energized conductors of medium voltage power systems is proposed. The proposed method can differentiate between the opening of one of the phases in the medium voltage in a scenario where incipient faults are generated by a downed conductor on the source side or downed conductor on the load side. This is based on an algorithm that checks the unbalance of the phase voltages measured on the low voltage side that indicates whether an open-phase has occurred at medium voltage. On the other hand, another algorithm checks the current measured in the grounding conductor of the neutral point of the distribution transformer for the existence of typical variations associated with arcing faults that occur in the medium voltage circuit. These two pieces of information define and indicate a down conductor. The first part is based on unbalancing factor calculation and the second part is based on wavelet transform to extract features from the measured current and a Frequency-Domain classifier for arcing current detection is applied. Simulations are obtained using PSCAD/EMTDC for generating data for two scenarios test cases and the detection proposed approach is implemented using Matlab software. It is necessary to emphasize that in this case we are proposing to measure and analyze the current in the grounding conductor in distribution transformers ("medium voltage to low voltage transformers"). We are not using the measured value of the ground current or residual current at the substation transformer that is normally used.

ABSTRACT. A Linearização por Realimentação Granular Evolutiva é uma topologia de controle dotada de capacidade de adaptação e aprendizado, projetada para lidar com sistemas não lineares, multivariáveis e incertos, visando alcançar o desempenho de controle desejado. Este artigo oferece uma visão geral dos aspectos fundamentais dessa técnica e propõe uma modificação em sua topologia, visando garantir estabilidade mesmo em condições adversas de aprendizado. A estratégia para assegurar a estabilidade da malha consiste na imposição de uma limitação na ação de compensação, ativada quando o aprendizado não corresponde ao sistema real. Para esta nova proposta, são derivadas condições de estabilidade utilizando a teoria de Lyapunov. A eficácia da topologia proposta é avaliada por meio de um estudo de caso que compreende a dinâmica de um helicóptero. Os resultados enfatizam a capacidade da topologia proposta em manter a estabilidade dos sistemas, mesmo em cenários de aprendizado desafiadores.

ABSTRACT. This paper presents a new set of necessary and sufficient conditions for linear static output feedback (SOF) asymptotic stabilization of linear time-invariant (LTI) systems in discrete-time. These conditions are derived by applying the notion of strict QSR-dissipativity of a system, i.e., strict dissipativity with quadratic supply rates, which in the case of LTI models can be verified using linear matrix inequalities (LMIs). Closed-loop stabilization, though, requires the feasibility not only of a dissipation inequality, but it also demands certifying an additional nonlinear constraint. In order to solve this challenging control problem, we apply in this work a set of recurrent dissipativity-based inequalities (DBIs), whose continuous-time counterpart are known in literature and are adapted in this work to the discrete-time scenario. We propose a simple iterative procedure to determine a stabilizing gain, which, as opposed to most strategies in the field, does not demand any kind of initializations of decision variables. Numerical examples are provided in order verify the applicability of our strategy.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma comparação numérica entre métodos para certificar a estabilidade robusta de um sistema linear contínuo no tempo com um parâmetro incerto pertencente a um intervalo por meio da análise de positividade de polinômios associados ao critério de estabilidade de Liénard-Chipart. Para a certificação da positividade dos polinômios propõe-se uma técnica de verificação dos coeficientes baseada no Teorema de Pólya, que é comparada com a decomposição em soma-de-quadrados e a otimização global pela teoria dos momentos. Uma estratégia de divisão do domínio incerto também é implementada para tornar os métodos conclusivos. Comparações numéricas mostram o melhor desempenho da verificação baseada no Teorema de Pólya em relação aos procedimentos de otimização.

ABSTRACT. Neste trabalho, apresenta-se uma análise comparativa entre estratégias de controle Zero-Input e Hold-Input para sistemas dinâmicos, conectados por meio de uma rede de comunicação sem fio. Uma bancada de testes, composta por três microcontroladores, foi projetada para emular o comportamento dinâmico de um tanque industrial controlado remotamente, bem como os efeitos da atenuação dos sinais transmitidos pela rede. Foram avaliadas duas técnicas de controle por realimentação de estados, com seguimento de referência, para a estabilização de Sistemas Lineares Sujeitos a Saltos Markovianos, que modelam apropriadamente a perda de pacotes inserida pela rede de comunicação. Os resultados mostram que a estratégia Zero-Input apresentou melhor desempenho, principalmente quando alinhada aos controladores dependente de modo projetados, com redução média de 85\% no tempo de assentamento.

ABSTRACT. Este trabalho propõe uma extensão do MP-ADRC para sistemas de fase não mínima, aplicando-a ao controle de um {\it Acrobot}, que aproxima um sistema robô-bicicleta. O objetivo é aproveitar as propriedades de robustez do MP-ADRC com relação às perturbações externas, incertezas paramétricas e dinâmicas não modeladas. É utilizada uma estratégia de controle em cascata, representando o modelo dinâmico do {\it Acrobot} como dois sistemas em série, um de fase mínima e outro de fase não mínima. Um MP-ADRC é projetado para cada um dos sistemas, visando obter uma estrutura estável em malha fechada. São apresentados resultados de simulação com o objetivo de ilustrar a eficácia da estratégia de controle proposta.

ABSTRACT. This paper briefly discusses the use of induction motors in traction and then, shows direct control techniques suitable for electrical traction applications, comparing the classical DTC and the emerging predictive strategies PTC, PTC-DSVM and MPTC through experiments in a test bench composed of an induction motor attached to a brake. The dynamic and steady-state response to torque, flux and speed, as well as the THD of stator currents, the computational burden and the impact of the parametric mismatches in stator resistance are analysed. Results show that PTC has the best performance, DSVM can be used to improve computational burden and MPTC is inefficient in the usage of DC bus voltage. Also, the fixed frequency does not directly translate to better THD. The variation of stator resistance shows low impact on the performance of the controllers, showing robustness relative to this parameter.

ABSTRACT. Physics-based mathematical representations of batteries are the most complete and complex battery models in the literature. These models are exemplified by PyBaMM; a well documented, easy to use, open-source python library which can be used to simulate physics-based battery models of various levels of complexity and detail. This work describes the process, the workflow and the viability of combining an Electric Vehicle powertrain model, constructed in Simulink, with a PyBaMM model in order to observe an accelerate battery degradation cycle using a physics-based model.

ABSTRACT. This study presents an adaptive speed control strategy based on fuzzy logic for an electric vehicle with a front-wheel drive permanent magnet synchronous motor (IPMSM). Using lithium-ion (Li-ion) batteries, the main objective was to minimize abrupt current transients. For validation, globally recognized driving cycles were adopted as references for energy management strategies. The computational simulations, conducted in MATLAB, focused on maintaining vehicle operation in high energy efficiency regions. The results indicate that the adaptive strategy was effective in reducing current transients and energy losses.

ABSTRACT. Este artigo aborda a implementação de um sistema de equalização de energia para células de lítio utilizando o método de dissipação de energia. O sistema apresentado é de baixo custo, fácil implementação e garante o equilíbrio de energia entre as células, sendo uma opção viável para aplicações comerciais de baterias de lítio. A metodologia implementada inclui testes práticos e simulações para avaliar o desempenho do sistema completo. Os resultados obtidos demonstram a eficácia do método para manter o equilíbrio e vida útil das células com uma boa precisão, contribuindo para o avanço no desenvolvimento de sistemas de equalização para baterias, com potenciais aplicações em diversas áreas, como veículos elétricos, armazenamento de energia renovável, empilhadeiras elétricas, entre outras.

ABSTRACT. The study of hybrid-electric aircraft in recent years is motivated by efforts for diminishing the emissions on aerial transportation. Alternative powertrain design developments for replacing actual devices employ several approaches and methodologies. However, to set the basic specifications of these new devices is a complex challenge. Present work shows the detailed design and model of the electrical subsystem of a hybrid-electric engine in serial topology, that must replace actual powertrain on a fixed-wing drone from a Brazilian company. The basic specifications were defined by a previous work that analyzes the complete aircraft powertrain and its subsystems. The application that includes electrical generator, power electronic converters, battery pack, and EM, was developed in MATLAB/Simulink. Several power conditions were tested from zero to nominal power of the set, and electrical variables were sampled in steady state conditions. The results yielded polynomial equations that represent the steady-state relations of power and efficiency at the input and output of each device, and will be applied in a more in-depth analysis for the aircraft studied.

ABSTRACT. Este artigo propõe uma metodologia eficiente para o cálculo de campos elétricos ao nível do solo produzidos por linhas de transmissão aéreas trifásicas. Utilizando o Método de Elementos Finitos e o software GMSH, esta abordagem reduz significativamente o custo computacional sem perder a precisão dos resultados. A eficácia da metodologia proposta é validada comparando os resultados numéricos obtidos pela metodologia e os resultados analíticos esperados. Esses avanços na modelagem numérica incentivam a aplicação do Método dos Elementos Finitos na otimização da geometria de linhas de transmissão aéreas.

ABSTRACT. This paper evaluates, through a computationally implemented routine in the frequency domain, the errors made in the approximation of calculating transmission line models that consider a single transformation matrix based on the eigenvectors of a specific matrix in modal decomposition, considering two different geometric configurations of towers. The results obtained in this work show that the approximation incurs greater errors with the distance from the observation point at the end of the line for both analyzed systems. It was also possible to conclude that the effectiveness of such approximation is lower in more asymmetric configurations of conductor distance, thus generating considerable differences in line response. However, such approximation proves to be a valuable tool considering its limitations in different operating scenarios.

ABSTRACT. O cálculo da impedância e a admitância de retorno pelo solo em cabos submarinos geralmente requer a solução de integrais complexas com integrandos que podem conter funções com diferentes graus de suavidade. Neste trabalho, avaliou-se a eficácia dos métodos de quadratura de Gauss-Laguerre e método de quadratura Tanh-Sinh (Double exponential formula) no que diz respeito à precisão no cálculo destas integrais, considerando a situação onde os cabos são enterrados em dois tipos diferentes de leito marítimo. A fim de verificar essa precisão, os resultados foram comparados com equações analíticas bem aproximadas que servem para a situação específica analisada. Notou-se que, diferentemente do método Gauss-Laguerre, o método Tanh-Sinh é pouco sensível à irregularidades em funções e apresenta bom desempenho, tratando-se, portanto, de um método a ser utilizado, explorado e aperfeiçoado em aplicações deste tipo, principalmente por se tratar de uma boa opção em casos onde equações analíticas aproximadas possuem limitações.

ABSTRACT. O objetivo do artigo é descrever o circuito π equivalente, que representa uma linha diretamente no domínio do tempo, na forma de equações de estado. Serão desenvolvidas regras de formação das matrizes de estado, de modo que tal modelo de linha possa ser implementado utilizando qualquer linguagem computacional. Para validar esta representação, a mesma foi utilizada para simular transitórios eletromagnéticos em linhas submetidas a operações de manobras e chaveamentos e também a descargas atmosféricas. Os resultados obtidos foram comparados com os resultados obtidos com um modelo clássico de linha presente no software ATP. O modelo proposto possui as principais características dos demais modelos mas, ao contrário dos modelos baseados em ondas viajantes, independe da função de propagação da linha (característica esta que, em algumas situações, pode ser vantajosa).

ABSTRACT. This paper proposes a method to define reinforcements in transmission lines in electrical power systems with high penetration of wind power generation considering contingencies in the network and limitations imposed by the available budget. The proposed formulation uses the linear optimal power flow where transmission losses are considered and Lagrange Multipliers are used to identify transmission reinforcements under budget constraints. Wind power generation and demand uncertainties are represented by grouping historical series. The IEEE-118 test system is used to demonstrate the effectiveness of the proposed methodology.

ABSTRACT. A geração de energia fotovoltaica (FV) tem crescido mundialmente por ser uma energia limpa e de custo acessível. O componente mais vulnerável nos sistemas de geração fotovoltaicos é a célula FV, que opera sob condições ambientais adversas, como vento, chuva, salinidade e poeira. Logo, existe demanda por tecnologias que contribuam para melhorar a eficiência e a confiabilidade desses sistemas, pela automação do processo de detecção de defeitos em células FVs. Neste contexto, propomos um modelo computacional que discrimina células FVs de silício monocristalino defeituosas a partir de atributos de textura de imagens eletroluminescentes. Adicionamos também ao modelo uma Rede Neural Convolucional (CNN) Customizada com menor número de parâmetros que outras topologias de redes tradicionais. Avaliamos o desempenho do modelo, por validação cruzada, com uma base de imagens de células FVs amplamente utilizada. A redução dos parâmetros que promovemos na CNN Customizada não comprometeu o desempenho do modelo, apresentando resultados compatíveis aos reportados na literatura. Logo, o modelo se adequa ao problema de detecção de defeitos em células FVs, pois detecta corretamente 94% das células defeituosas e 91% das não defeituosas.

ABSTRACT. The project aims to integrate a deep learning neural model for the control of tank boosting systems on an embedded system platform. The selected model optimizes the management of the fluid transfer process using a combination of artificial intelligence techniques, specifically deep learning and reinforcement learning. In this context, the study encompasses the development, integration, and subsequent analysis of neural models with embedded devices, particularly the ESP32. The results demonstrate that such devices can be effectively utilized for IoT applications, enabling intelligent and decentralized control with a high degree of precision compared to higher-capacity devices.

ABSTRACT. Speech Emotion Recognition (SER) is a commonly employed technique in the field of research for identifying emotions through speech. This paper explores the use of the XLSR-53 model and UMAP across four datasets (ESD, EMOVO, EMODB, and emoUERJ) for SER. The study aimed to assess the model's effectiveness in recognizing emotions across different spoken languages and linguistic variations, examining the model's ability to extract features from speech signals. The XLSR-53 model, known for its robust generalization capabilities, was applied alongside UMAP for dimensionality reduction. This combination allowed for evaluating the model's proficiency in distinguishing emotions such as happiness, anger, sadness, and surprise across a variety of languages, including English, Chinese, Italian, German, and Brazilian Portuguese. The datasets offered a broad range of speakers and emotional expressions, providing comprehensive testing and comparisons for the model. Through careful analysis, we demonstrated how the model generalizes effectively without requiring pre-training or fine-tuning, solidifying its potential as a powerful tool for speech emotion recognition, particularly in multilingual and multicultural contexts.

ABSTRACT. O controle do carrapato bovino, um ectoparasito que causa perdas significativas na bovinocultura brasileira e mundial, é comumente realizado por meio de carrapaticidas químicos, cuja eficácia é determinada por testes laboratoriais. O teste mais comumente utilizado é o TIA (Teste de Imersão de Adultos), onde fêmeas alimentadas são tratadas com o carrapaticida, e os seus parâmetros reprodutivos são avaliados para a determinação da eficácia do produto. Entretanto, o TIA é um método de análise que exige grande demora na espera da obtenção dos resultados. Este trabalho propõe uma ferramenta para automação de uma parte crucial do TIA, a etapa de determinação do percentual de eclodibilidade dos ovos do carrapato, utilizando técnicas de processamento de imagens e aprendizado profundo. A ferramenta utiliza a rede neural convolucional (CNN) DenseNet para classificação dos ovos e estimativa da taxa de eclosão. Para classificação de ovos, a CNN apresentou taxa de classificação correta de ovos férteis de 98%, e já para ovos inférteis 90,3%. A taxa de eclodibilidade, obtida através da contagem de ovos férteis e inférteis, apresentou acurácia média de 93%. Essa abordagem proporciona uma considerável redução no tempo necessário para obtenção dos resultados, representando um avanço significativo na eficiência do controle do carrapato bovino.

ABSTRACT. This work advances conversational interfaces powered by artificial intelligence (AI) models into smart metering systems to make them more user-friendly. By overcoming the complexity of human language and the limitations of current large language models, such as their tendency to produce false or undesirable responses and poor performance in interpreting numeric data or large volumes of data, we introduce AI-powered Data Analyzer and User Interface into smart metering systems. Numerical results obtained from a prototype of a single-user AI-powered smart metering system show recognition rates close to 100% for commands without spelling errors and 99% for commands with spelling errors, even without additional training in the large language models (LLMs). Moreover, these results highlight distinct trade-offs between accuracy and cost when using different pre-trained large language models. Overall, AI-based models are useful for making smart metering systems user-friendly.

ABSTRACT. Photovoltaic solar energy is a clean and renewable source of energy that uses solar radiation to produce electricity. Its development has been growing very fast in recent years due to technological improvement and government support for this electricity production source. One of the aspects that directly affects the efficiency of photovoltaic generation is the climatic factor, so studying the impact of climatological variables, such as solar irradiance, and proposing ways to mitigate such impacts is an important way to further provide for the growth of this source of energy generation. This study presents the development and evaluation of Long Short-Term Memory (LSTM) recurrent neural network models for medium-term solar irradiation prediction in the Redenção-CE region. Using historical solar irradiation data collected by a local weather station, three LSTM models with different architectures and hyperparameters were trained. The results demonstrated the models' ability to capture complex temporal patterns and produce accurate predictions, with Model 003 standing out for achieving the lowest loss, MAE (Mean Absolut Error), and MSE (Mean Square Error) values. Analysis of the prediction plots revealed the models' capability to reproduce daily seasonality and patterns present in the real data. These promising results pave the way for the application of LSTM models in optimizing photovoltaic systems in the region.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta um método de localização de faltas em Linhas de Transmissão baseado em Análise de Componentes Independentes (ICA) com ênfase no algoritmo Identificação Cega de Segunda Ordem (SOBI), uma ferramenta que permite a separação cega de fontes (BSS). O banco de dados é composto por 7920 sinais de tensão trifásicos com faltas monofásicas simuladas via Programa Transitório Alternativo (ATP), a uma taxa de amostragem de 200 kHz, com diversas configurações de resistência, ângulo de incidência, localização e também com inserção de ruído, em uma linha de transmissão com comprimento de 200 km. Os sinais foram segmentados e processados pelo SOBI para serem apresentados ao algoritmo de regressão K-Nearest Neighbors (KNN) para estimar a localização da falta. Duas abordagens foram propostas: a primeira utiliza-se a matriz de separação obtida pelo SOBI fixo e a segunda aplica o SOBI a cada janela de sinal processada, gerando uma matriz de separação adaptativa. Os resultados apresentaram um erro médio relativo inferior a 1 km para algumas situações com a presença de ruído.

ABSTRACT. O objetivo da previsão climática, por meio de séries temporais, é fornecer os resultados mais precisos possíveis para auxiliar na determinação de estados atmosféricos futuros. O estado da arte destas áreas está voltado aos algoritmos de aprendizado profundo e as diferentes arquiteturas que surgiram nos últimos anos. Porém, por mais que arquiteturas complexas venham apresentando resultados interessantes, ainda é pequena a quantidade de trabalhos que avalia a capacidade de generalização destas arquiteturas. Nesse sentido, este trabalho propõe um estudo comparativo entre três arquiteturas de redes neurais adaptadas para a previsão de séries temporais: comitê de máquinas Long Short-Term Memory (LSTM) Temporal Convolutional Network (TCN), Gated Recurrent Unit (GRU) com mecanismos de atenção e rede arquitetura convolucional U-Net. O objetivo é prever a temperatura máxima do ar com um horizonte de previsão de um passo à frente utilizando dados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) coletados em todo o Brasil. Os resultados mostraram que, apesar de novas arquiteturas de redes neurais estarem surgindo, a metodologia de comitê de máquinas ainda apresenta melhores resultados quando avaliadas na previsão de novos dados, superandos as demais arquiteturas em 25% no coeficiente de determinação (R²) e reduzindo em até 2,45°C a Raiz do Erro Médio Quadrático (RMSE).

ABSTRACT. Some sectors in the field of Internet of Things (IoT) have used the LoRaWAN protocol to connect their devices, given that its physical layer, the LoRa PHY, has low energy consumption and the ability to reach high communication distances. This protocol requires that the transmissions parameters must match between the transmitter and receiver for the decoding and demodulation processes be realized. In the present work, we propose a multiparameter LoRa gateway using software-defined radio (SDR), which receives and demodulates any signal captured by the receiver and, through the GNU Radio software, is capable of handling several parameters simultaneously, increasing the versatility of LoRa networks. We evaluate the Packet Delivery Rate (PDR) and the Bit Error Rate (BER), aiming to check the proposed gateway performance, featuring a minimum PDR of 92% and a maximum BER of 0.06 for spot configurations.

ABSTRACT. O setor médico vem demandando cada vez mais pesquisas relacionadas à Tuberculose (TB), que se não for diagnosticada no início, pode ser fatal ou pode causar sequelas graves que podem perdurar por muitos anos. Portanto, é importante que as ferramentas utilizadas na triagem e diagnósticos desta doença continue se modernizando cada vez mais. Nesse artigo são propostos e comparados dois métodos de inteligência computacional para detecção de tuberculose via análise de imagens de Raio X. Um método utiliza a técnica de Curvas Principais (CP) numa abordagem especialista (abordagem I), ou seja, uma CP é extraída para cada classe de doenças: pulmão com TB, pulmão com outra doença; e pulmão saudável. O segundo método usa uma curva principal para modelar a classe de imagens de pulmão com TB numa estrutura similar a uma rede siamesa, criando dessa forma uma Curva Principal Siamesa (abordagem II). Para isso, utilizou-se um banco de dados disponível na literatura dividido nas seguintes classes: Pacientes com TB, pacientes com outras doenças e pacientes saudáveis. Os valores de acurácia obtidos pelos métodos são 0,89 (abordagem I) e 0,84 (abordagem II). Esses resultados são competitivos em comparação com outros métodos na literatura indicando que esses métodos podem continuar a ser investigados para melhores medidas de diagnósticos, principalmente considerando a sua baixa complexidade computacional.

ABSTRACT. This work investigates fractional-order control techniques applied to the speed, load, and frequency management of a high-capacity industrial gas turbine (heavy-duty). The aim is to optimize the turbine's response to fluctuations in load and generation, as well as to analyze fuel consumption. Two fractional approaches are employed to develop speed governor: one based on fractional-order pole placement, using the Oustaloup technique for its approximation, and another based on phase compensation with lead-lag, in conjunction with a classical lead-lag compensation method. The controllers' performance is evaluated through simulated tests implemented in the MATLAB/Simulink computational environment. These tests consider variations in the reference signal, the turbine's behavior in the event of an electrical fault, and the introduction of a noisy signal. The results indicate that the fractional-order controller pole placement performs best among the controlled systems.

ABSTRACT. Resolver is an angular position sensor used in harsh conditions which produces amplitude-modulated voltages whose envelopes contain information about the angular position. Getting the angular position from these signals is difficult, especially during acceleration. The angular position can be modeled as a polynomial function in function of time. However, tracking polynomial functions is not straightforward. On the other hand, Hardware-In-the-Loop (HIL) allows a fast testing and monitoring of the performance of controllers and estimators implemented in digital processors, under different conditions that are difficult to replicate with hardware components. This paper implements a low-cost Hardware-In-the-Loop (HIL) of polynomial-tracking generalized predictive control (Poly-GPC) to act as an angle tracking observer (ATO) to estimate the angular position. The proposed approach was implemented and tested using the Texas Instruments development kit LAUNCHXL-F28379D. Experimental results show the accuracy of the proposed ATO to get the angular position from resolver signals.

ABSTRACT. Os consumidores residenciais brasileiros podem optar por migrar da tarifa convencional para a tarifa branca, que tem preço dependente do horário do dia. Essa adesão só é vantajosa se o consumidor consegue diminuir seu consumo no horário de pico. O advento de Veículos Elétricos a Bateria (BEVs) capazes de realizar vehicle-to-home (v2h) adiciona mais um grau de liberdade nessa decisão de adesão pela tarifa branca. O presente estudo investiga a formulação de um problema de otimização para indicar a viabilidade da adesão à tarifa branca em residências com BEVs capazes de realizar v2g. Foi desenvolvida uma formulação de Problema de Programação Linear Inteira Mista (MILP) para determinar a existência de um perfil de carga e descarga da bateria do BEV que viabilize a adesão à tarifa branca, considerando um pior caso onde o consumidor não mude seus hábitos de consumo. A formulação foi testada via simulação usando valores de consumo típicos encontrados na literatura e considerando um BEV com bateria de 30 kWh, para valores de tarifa de diferentes distribuidoras do Brasil. Os resultados indicam que a formulação é adequada para auxiliar os consumidores na decisão de migrar para a tarifa branca.

ABSTRACT. Este artigo explora o papel dos subsídios governamentais na promoção de fontes de energia limpa em um mercado energético brasileiro diversificado. Com foco no mercado de curto prazo, onde uma variedade de fontes de energia, incluindo eólica, solar e termelétrica, contribuem para a oferta energética. Estratégias de licitação eficazes são cruciais para maximizar os lucros dos produtores de energia em um cenário de formação de preços por ofertas. Para abordar esses desafios, o artigo propõe uma aplicação no cenário brasileiro de algoritmos de otimização em dois níveis fundamentados na Teoria dos Jogos utilizando dados reais do Operador Nacional do Sistema (ONS). Esses estudos buscam aprimorar a eficiência e a dinâmica de mercado do sistema elétrico brasileiro, auxiliando nas tomadas de decisões para atender às necessidades energéticas do país em um contexto de modernização e melhoria deste setor.

ABSTRACT. As redes LoRa emergiram como uma solução robusta oferecendo maior alcance do que outras tecnologias de Internet das Coisas (IoT) para sensoriamento em ambientes urbanos e rurais. A flexibilidade deste protocolo sem fio expande sua aplicabilidade para dispositivos com mobilidade, potencializando o uso em contextos dinâmicos, como sistemas robóticos industriais e veículos autônomos. Este artigo propõe um algoritmo que denominamos de Taxa Forçada de Dados que consiste em uma adaptação do algoritmo conhecido na literatura por Taxa de Dados Adaptativa (ADR-Adaptive Data Rate) para controle do espalhamento espectral da tecnologia LoRA. Para avaliar a eficiência do algoritmo proposto assim como do ADR, é implementado um sistema de comunicação LoRaWAN para dispositivos robóticos autônomos utilizando dispositivos embarcados, tais como o RA08-H em conjunto com microcontroladores RP2040 e um gateway baseado no SX1302, para criar um cenário dinâmico de sensoriamento que se enquadra no conceito de Robot to everything (R2X). Os resultados obtidos indicam que o algoritmo ADR não proveu controle eficiente, no cenário considerado, do espalhamento espectral com os dispositivos em movimento. Por outro lado, utilizando o algoritmo proposto Taxa Forçada de Dados, foi possível fazer com que o robô móvel navegasse pelo circuito de teste considerado sem interrupção da transmissão do robô com dados de temperatura e umidade.

ABSTRACT. Atualmente, a análise de dados de medições é crucial para entender mal funcionamento em muitos sistemas e é necessária para a manutenção do maquinário. Com isso, este trabalho apresenta um dispositivo versátil e retrocompatível projetado para fazer medições de tensão e corrente em tempo real e, utilizando a plataforma IoT thingable! para armazenar as informações em um banco de dados online, os valores são então exibidos em um gráfico no tempo para análise posterior.

ABSTRACT. Este artigo descreve um protótipo de caracterizador de Módulos fotovoltaicos que utiliza o método de carga capacitiva. O sistema ́e controlado por um circuito de Gate Driver operado pelo microcontrolador ESP32, que coleta medições de tensão durante o processo de carga do capacitor e calcula o sinal de corrente subsequente. Além disso, possui uma interface própria que permite a comunicação com o dispositivo via internet. Essa funcionalidade possibilita o acesso e controle do caracterizador por dispositivos móveis, eliminando a necessidade de instalar aplicativos adicionais. Devido à sua simplicidade, o dispositivo ́é de baixo custo quando comparado a versões comerciais, que geralmente utilizam dois sensores – um para medir a corrente e outro para medir a tensão do Módulo fotovoltaico. Na metodologia proposta, utiliza-se apenas um sensor de tensão, o que constitui um diferencial do trabalho.

ABSTRACT. A crescente demanda por eficiência no monitoramento de parâmetros em ambientes industriais desafiadores, como o saneamento básico, impulsionou a busca por soluções integradas e intuitivas que atendam aos desafios específicos desse cenário. Este trabalho propõem o desenvolvimento de uma solução que visa atender as demandas de monitoramento em estações de tratamento de água. Nesse sentido é proposto o desenvolvimento de hardware e software para aquisição de dados do processo de tratamento de água via sensores e transmissão dessas informações mensuradas para uma estrutura de servidor, banco de dados e interface de comunicação com o usuário hospedados em nuvem. O dispositivo proposto encontra-se em avaliação em seis unidades de tratamento de água, localizadas nos estados de Alagoas, Mato Grosso, Paraná, Rio de Janeiro e São Paulo. Os resultados parciais, indicam que a solução proposta é capaz de realizar o monitoramento das variáveis envolvidas na etapa de floculação da água, bem como gerar um conjunto de informações ao longo do tempo sobre o processo.

ABSTRACT. The proposition of this system is an initiative that aims to develop an advanced monitoring system for tools and molds utilized within thermoplastic stamping and injection processes, using Internet of Things (IoT) technologies. We propose a network of intelligent sensors that collect real-time data on the operating conditions of equipment. Such an approach enables the implementation of predictive maintenance, thereby optimizing asset utilization, and reducing operation costs through early detection of failures and wear. Moreover, the project undertakes to operational sustainability by improving energy efficiency and reducing material waste. By extending the operational lifespan of the equipment and enhancing the quality of end products, this endeavor reinforce its multifaceted benefits. The integration of data streams within cloud infrastructure furnishes a comprehensive perspective on asset performance, thereby facilitating both strategic and operational decision-making processes.

ABSTRACT. Considering the emergence of new energy sources in the market, the use of power electronics converters become essential for conditioning and managing this energy. This is the case of DC-AC converters, used to interface several resources to the existing AC grids. In this context, voltage-controlled converters are returning to be popular, especially because of their use in the so-called grid-forming converters. The stability of these converters requires investigation using state-space models. These models describe the converter dynamics based on various control strategies in synchronous reference, positive-sequence, and positive- and negative-sequence. In views of that, this work presents a state-space-averaged model that describes the positive and negative sequences of a three-phase voltage-controlled VSC. The model is step-by-step developed in the article, and a Python-based implementation is also proposed. Finally, the simulations of the proposed model are compared with simulations performed in PSIM to show its accuracy.

ABSTRACT. Este trabalho apresenta uma análise computacional de um conversor do tipo Boost utilizando bobina de cobre e bobina supercondutora, em diferentes temperaturas de operação. O ganho de tensão e a eficiência dos conversores são analisados para diferentes cenários. São realizadas simulações de circuito usando o software Simulink do Matlab e simulações pelo Método dos Elementos Finitos (MEF) utilizando o software Comsol com a formulação J-A. Percebe-se que o conversor usando bobina supercondutora apresenta o maior ganho de tensão e a melhor eficiência. Além disso, percebe-se que há uma melhora da eficiência quando se diminui as resistências dos cabos, conexões e das chaves semicondutoras, no entanto essa estratégia pode acarretar em um aumento das perdas em CA do supercondutor.

ABSTRACT. Non-isolated high step-up dc-dc converters have been used in a wide range of modern applications, including renewable energy systems and uninterruptible power supplies (UPSs), among others. However, many topologies are only viable for low-power applications, whereas issues other than the voltage gain are also quite important, e.g., component count, stresses on the semiconductors, and efficiency. In this context, this paper presents a non-isolated DC-DC boost converter based on the three-state switching cell (3SSC) and coupled inductors, which is capable of providing high step-up and reduced stresses on the semiconductors. The operating principle and theoretical analysis are described in detail. Simulation results are also presented to validate the study.

ABSTRACT. Climate change and increasing electrification driven by renewable energy are driving research into system electrification, driving interest in electric drive technologies. Among the motors used in modern drives, three-phase induction motors stand out for their low cost, robustness and technological modernity. This article explores three predictive control methods: Current Type Finite-Control-Set (PCC), Robust Deadbeat (RPCC-Deadbeat), and Robust Using discrete time integral action (RPCC-DTIA). These parameters are promising for their fast and flexible dynamic response with nonlinearities. Simulation results performed in Simulink compare the performance of PCC, RPCC-deadbeat and RPCC-DTIA. The analyzes demonstrate the differences between the strategies through dynamic responses, in regime and THD, in addition to evaluating the behavior of the controllers in the face of variations in machine configurations, such as resistance and inductance. The computational cost is also measured to complement the analyses.

ABSTRACT. O estado de quimera é uma condição de uma rede dinâmica em que os osciladores de uma parte da rede operam em sincronismo mútuo e sendo que a outra parte se mantém assíncrona entre si e com respeito ao grupo síncrono. De modo geral essa situação é indesejável. Assim, o primeiro passo para estudar o que causa tal estado e como evitá-lo é ser capaz de reproduzi-lo em plataforma experimental. No presente trabalho, por simulação numérica busca-se no espaço de parâmetros condições que levem a estados de quimera. Essa informação é utilizada para reproduzir o resultado em plataforma experimental. Foi verificada boa concordância entre simulação numérica e experimentos, sendo que a dispersão das frequências naturais dos osciladores tem impacto direto na verificação do estado de quimera, que foi observado em cenário com baixa dispersão de frequências (até 0,5%) em redes de cinco osciladores.

ABSTRACT. Abstract: This work proposes a concise elucidation of Takagi-Sugeno models, focusing on their development and evaluation in a linear process. The study highlights the relevance of fuzzy partitions and the optimization of local models. Using empirical data, the Fuzzy TS model is assessed for its ability to represent process dynamics, being compared to a recursive least squares model. The results show that the fuzzy TS model effectively represents the process, considering the errors captured in experimental trials.

Resumo: Este trabalho propõe uma elucidação concisa dos modelos Takagi-Sugeno, focando na sua elaboração e avaliação em um processo linear. O estudo destaca a relevância das partições fuzzy e a otimização dos modelos locais. Com dados empíricos, o modelo Fuzzy TS é avaliado por sua capacidade de representar a dinâmica do processo, sendo comparado a um modelo de mínimos quadrados recursivos. Os resultados mostram que o modelo fuzzy TS representa eficazmente o processo, considerando os erros capturados nos ensaios experimentais.

ABSTRACT. Este estudo investiga a influência da topologia e outros parâmetros na emergência do sincronismo explosivo em redes de osciladores eletrônicos. Utilizando osciladores eletrônicos de quadratura acoplados e simulações numéricas, o trabalho explora como a estrutura da rede, as variações na frequência natural e a força de acoplamento afetam a transição abrupta para a sincronia. Os resultados indicam que redes com maior grau de conexões entre os nós e menor heterogeneidade nas frequências e forças de acoplamento tendem a apresentar sincronismo mais explosivo. O oscilador de quadratura se mostra uma ferramenta valiosa para a validação experimental, e o estudo sugere futuras investigações sobre outras características que possam influenciar o sincronismo explosivo em redes complexas.

ABSTRACT. No contexto atual, a ciência de dados e a identificação de sistemas emergem como temáticas fundamentais para otimizar processos complexos em diversos setores da indústria. Este estudo propõe uma metodologia de integração de dados para analisar e identificar padrões de consumo na infraestrutura elétrica de uma região do estado de Minas Gerais, utilizando dados de denúncias de irregularidades e monitoramento da rede. Inicialmente, os dados foram extraídos e processados usando técnicas de Extração, Transformação e Carregamento (ETL, em inglês), permitindo uma compreensão detalhada dos padrões de consumo e das perdas comerciais ao longo do tempo. Além disso, foram utilizados dados georreferenciados para mapear as áreas de maior incidência de denúncias e perdas de energia. A análise revelou uma associação direta entre áreas com altas perdas comerciais e ocorrências de ligações clandestinas. Regiões com perdas significativas, especialmente acima de 30%, demonstraram ser locais com maior incidência de irregularidades. A integração de dados georreferenciados da infraestrutura da rede elétrica facilitou a visualização desses padrões, permitindo a identificação precisa de áreas com problemas potenciais e de alimentadores mais comprometidos. Além disso, foram examinados os comportamentos de alimentadores com altas e baixas perdas comerciais ao longo do tempo. Nos alimentadores com altas perdas, observou-se uma maior disparidade entre a medição e o consumo esperado, sugerindo a presença de irregularidades na distribuição de energia. Por outro lado, nos alimentadores com baixas perdas, observou-se uma proximidade entre as curvas de medição e consumo esperado, indicando uma operação mais eficiente da rede elétrica

ABSTRACT. This study reports the operational performance analysis of an installation composed by five plate heat exchangers, arranged in parallel, belonging to a glass factory cooling system. Develop an methodology for operational diagnosis, that can be used by the partner company, is the overall objective of this research. The energy balance between hot and cold fluids, the logarithmic mean of temperature differences method for countercurrent flows and the effectiveness-number of transfer units method were used to correlate pressures, flow rates and temperatures recorded in the process, and consolidate a statistical base with heat transfer rates, the amount of heat transferred, the effectiveness of the operation and other thermophysical parameters over a defined period. The influence that the pressure drop and the equipments in operation have on the effectiveness of the system is investigated. To achieve this, computational and statistical tools were used to develop supervised machine learning models. An soft sensor was modeled with linear regression to correlate the effectiveness with the total pressure drop and its coefficient of determination was 0.8663, and a signal classifier was modeled with the K-Nearest Neighbors algorithm and its predictions had an accuracy of 0.9426 in relation to the observed operational classes.

ABSTRACT. The main aim of this paper is to present a methodology to carry out the restoration of power distribution networks subject to uncertainties associated with load and photovoltaic distributed generation. These uncertainties were modeled in a probabilistic power flow algorithm, based on the Latin Hypercube, which calculates the risks of violating voltage and loading constraints for a candidate topology for the restoration. The restoration problem was solved using the Tabu Search Algorithm. This heuristic was combined with a Fuzzy framework to consider a multi-objective restoration based on the following criteria: restored active power and risk of violation technical constraints. Test results demonstrated that deterministic restoration results in high risks of constraints violations in the optimal solution. On the other hand, the proposed multi-objective approach achieved an acceptable compromise between the risks of constraints violation and restored active power.

ABSTRACT. Power interruptions due to extreme weather conditions have unique characteristics, because they usually lead to the occurrence of multiple contingencies in the distribution network, requiring resilience analysis to quantify the ability of the power system to resist these extraordinary events. The use of risk metrics to measure unsupplied energy is an effective approach, yet it remains underutilized in the literature. Therefore, in this work, a model based on Monte Carlo simulation and risk analysis is proposed for resilience analysis of the IEEE 34-node system. The analysis allowed for the identification of critical load loss scenarios, considering variables such as wind speed and the condition of the poles.

ABSTRACT. O avanço das tecnologias e a maior facilidade de acesso à geração de fontes renováveis, tem impulsionado o crescimento da geração distribuída em todo o mundo. Com isso, o sistema elétrico de distribuição, que antes apenas transferia potência elétrica da subestação em direção às cargas, passa agora a ter um novo tipo de condição: o fluxo reverso de potência. Nessa nova conjuntura, os sistemas de proteção podem ficar sujeitos ao funcionamento inadequado e os níveis de tensão da rede tendem a se alterar. Dessa forma, este trabalho visa estudar a possibilidade dos armazenadores de energia serem uma solução para melhoria da qualidade de energia em alimentadores da rede de média tensão.

ABSTRACT. In 2021, the Brazilian Electricity Regulatory Agency (ANEEL) identified that Distribution Transformers (DTs) accounted for one-third of the US1.75 billion annual costs due to electrical losses in Brazil. Therefore, considering the importance of the financial burden of these losses, this paper presents two data-driven methodologies devoted to estimating DT losses. The methodologies differ when considering the power factor angle of data measurements at the DT low-voltage terminals and the DT windings' connection type. Besides, the approaches are assessed considering simulated and actual data obtained from smart meters installed in DTs at the UNICAMP campus. It is disclosed that errors among the methodologies can reach up to 190% if the proposed correction factor is disregarded. However, further studies show that these errors can be restrained by around 5% when applying the developed factor, reaching more consistent results. Lastly, the paper revealed that estimation errors are influenced by the time step resolutions of the data measurements, particularly for overloaded transformers.

ABSTRACT. A geração distribuída (GD), especialmente a solar fotovoltaica, tem crescido significativamente no Brasil, não tendo representatividade na oferta interna de energia em 2012 para 4,4% em 2022. Este crescimento, embora positivo para a diversificação energética, traz desafios operacionais, como a necessidade de melhorias na infraestrutura e adaptações nos sistemas de proteção e controle. Sua expansão tem apresentado desafios para a operação dos sistemas elétricos, como elevação de tensão e inversão do fluxo de potência. Este trabalho propõe o uso de controles inteligentes no inversores fotovoltaicos, volt-watt e volt-var, para mitigar esses problemas, permitindo uma integração mais eficiente da GD na rede. A geração distribuída, especialmente com o controle volt-var, pode ser uma ferramenta eficaz para o controle de tensão, oferecendo uma resposta rápida e local às variações de tensão. O controle volt-watt, embora auxilie na diminuição das ultrapassagens de tensão, acaba sendo muito restritivo para o consumidor, alterando significativamente o retorno financeiro do investimento.

ABSTRACT. Dado que as baterias em sistemas críticos, como as usadas em veículos elétricos (VEs), são substituídas com cerca de 80% da capacidade nominal, é evidente o aumento do número de descartes de bateria nos próximos anos com certa capacidade de energia. Este potencial remanescente nas baterias é a motivação principal para pesquisas de aplicação de baterias de segunda vida (B2U). Visto que o estado de carga (SOC) é um parâmetro que informa ao sistema a energia disponível nas baterias para utilização, este deve ser uma medida extremamente precisa no âmbito de baterias de segunda vida. No entanto, é um parâmetro que não é possível ser medido diretamente por sensores, sendo responsabilidade do sistema de gerenciamento da bateria (BMS) ter um algoritmo para estimar este estado. Desta forma, este trabalho aborda o desenvolvimento e a sintonia de um observador não linear para estimar o SOC de baterias de segunda vida, garantindo a estabilidade do observador através da sintonia dos ganhos, assim como mantendo os erros de estimação menores que 2.5%.

ABSTRACT. Grid connected photovoltaic (PV) plant models for power flow analysis are studied in this paper. These models are integrated into power flow equations forming a generalized power flow problem which is solved by the Newton-Raphson (NR) algorithm. The complementary approach and the smooth formulation are used to include operation and control limits of PV plants in the power flow formulation, avoiding limit checking and switching in the classical power flow models. In this paper, both proposals are implemented and compared in terms of convergence and numerical results.

ABSTRACT. This study presents a significant initial assessment of the wind potential of the Bacabeira region in the Brazilian state of Maranh˜ao, using data from a Sonic Detection and Ranging (SODAR) station installed on the eastern bank of the Mearim River. Our preliminary findings suggest substantial wind potential, highlighting favorable geographic characteristics that support wind energy exploitation. For the evaluation of the region’s energy potential, a measurement period was stablished using a SODAR, with wind data measured by profiling. Two methodologies were then applied for estimating turbine power output: the rotor equivalent wind speed (REWS) and the hub height method. The region proved promising for this kind of energy exploitation, presenting daily capacity factors up to 0.70 in a month of moderate winds in the area

ABSTRACT. Na operação ilhada de microrredes em corrente alternada, a frequência em regime permanente pode diferir do valor nominal. Isso se deve ao fato dos geradores despacháveis (microturbinas) operarem em característica de droop (queda) de frequência e os geradores renováveis (eólicos e solares) operarem injetando potência de acordo com suas capacidades. Diante da variação da carga e das potências injetadas pelos geradores renováveis, a frequência também varia para garantir o balanço de potência. Tal fato deve ser considerado na etapa de planejamento da microrrede para que os limites de frequência sejam respeitados visando a garantia da qualidade de energia entregue ao consumidor. Quando os valores de carga e de geração renovável são conhecidos, a análise em regime permanente (cálculo da frequência) pode ser realizada através de um fluxo de potência determinístico. Em contrapartida, diante das incertezas, tais potências são modeladas com base em uma distribuição estatística e um fluxo de potência probabilístico (FPP) deve ser executado, sendo a Simulação Monte Carlo (SMC) o método mais utilizado para essa finalidade (apesar do elevado esforço computacional requerido). Nesse sentido, o presente trabalho apresenta um FPP para microrredes ilhadas visando o cálculo dos valores estatísticos associados à frequência em regime permanente através da Transformação Unscented (Unscented Transfomation – UT). A UT se destaca por utilizar um número significativamente menor de amostras e, com isso, reduzir o esforço computacional. Resultados para uma microrrede de 33 barras indicam uma redução de 99\% no tempo computacional, mantendo a precisão dos resultados.

ABSTRACT. O artigo tem como objetivo apresentar a comparação entre duas técnicas para a estimação da frequência de sinais amostrados, que podem ser utilizadas para o tratamento da dessincronização de dados na proteção diferencial baseada em barramento de processo, ou process bus, de acordo com a IEC 61850. A primeira técnica utiliza a Matriz Pencil (MP), enquanto a segunda utiliza o método de Fourier Tradicional para estimação da frequência. Após a estimação da frequência, realiza-se a compensação da dessincronização, onde os sinais compensados são aplicados a função de proteção . No estudo realiza-se uma análise detalhada das técnicas de estimação da frequência em cenários simulados, levando em consideração os ruídos inerentes ao sistema de potência e componentes harmônicas. Além disso, são avaliados os tempos de estimação da frequência, a compensação do sinal dessincronizado e o comportamento resultante da proteção diferencial após a aplicação das técnicas de estimação.

ABSTRACT. This study presents a Model Predictive Control (MPC) interpretation of the Generalized Split-Range Control (GSRC), focusing on a novel Mixed-Integer Quadratic Programming (MIQP) formulation that enforces sequential actuator usage. By replicating the input sequencing behavior of the GSRC, the proposed MPC controller allows for economically efficient decisions regarding input usage. In order to show this behavior, the same case study of the original paper on GSRC was simulated, comparing both approaches. The study suggests that while GSRC implementation may be more suitable for smaller processes, integrating the proposed MPC approach into larger industrial settings with existing MPC controllers could offer a equally economic efficient alternative to incorporate split-range economic properties.

ABSTRACT. This paper presents an indirect-feedback stochastic model predictive control (IF-SMPC) algorithm for tracking piecewise constant references. The IF-SMPC strategy for regulation is combined with the artificial reference approach to reach a neighborhood of the optimal admissible piecewise constant reference. The main objectives of the proposed strategy are (i) to avoid feasibility loss due to target change, (ii) to ensure the convergence to the neighborhood of the optimal admissible target, and (iii) to guarantee the prescribed individual chance constraint satisfaction provided by an indirect-feedback SMPC solution. It is shown the proposed IF-SMPC may provide a potentially enlarged feasible region if compared with the robust SMPC alternative. The formal analyses of the desired properties are presented. A case study based on a DC-DC converter benchmark is presented to illustrate the usefulness of the proposed IF-SMPC for tracking piecewise constant references.

ABSTRACT. Investigamos o projeto de controladores preditivos usando restrições integrais-quadráticas (IQCs) para sistemas Lineares a Parâmetros Variantes (LPV). Especificamente, recapitulamos o procedimento de síntese para sistemas não lineares Lur'e (restringidos por setor) e propomos adaptações na modelagem para incorporar o caso LPV (mais abrangente). Também discutimos as principais abordagens para estimar os parâmetros de agendamento online. Através de simulações numéricas, demonstramos como a abordagem MPC IQC-e-LPV permite um desempenho de controle menos conservador, associado a regiões de atração com maior volume.

ABSTRACT. Com os avanços da Indústria 4.0, torna-se necessário aplicar técnicas de controle avançado nos níveis mais baixos da pirâmide da automação, utilizando controladores que operem na ordem de micro ou milissegundos. Os FPGAs são escolhidos como plataforma de implementação devido à velocidade de processamento, paralelização e determinismo. No entanto, a utilização exclusiva do FPGA pode dificultar a implementação de algoritmos complexos. Dessa forma, a proposta deste trabalho foi desenvolver um protótipo de controlador preditivo de cômputo rápido utilizando o modelo GPC, que é um dos modelos mais utilizados na indústria, embarcado em um dispositivo SoC FPGA, com a aplicação de uma arquitetura mista. Partes do código foram implementadas utilizando computação paralela, enquanto outras utilizaram computação sequencial. Os resultados obtidos foram comparados com outras aplicações, revelando melhorias significativas no tempo de processamento do sinal de controle.

ABSTRACT. This study performs a comparative analysis between a linear and a non-linear predictive controller (MPC and NMPC, respectivelly) in controlling the output temperature of a solar thermal collector field (SCF), the main component that dictates the overall efficiency of the solar thermal plant. The controllers are evaluated using a validated non-linear model of a real solar plant facility located in the CIESOL center at the University of Almer´ıa, Spain. While the linear MPC is based on a linearized model implemented at a specific working point of the plant, the NMPC uses the full nonlinear dynamic model to predict the outlet temperature under similar conditions. The comparison considers the effect of the computational load of nonlinear controllers due to the nonlinear optimization problem, which can compromise disturbance rejection performance on cloudy days. Therefore, both controllers are explored in an ideal sunny day scenario as a benchmark result, and subsequently, the MPC and NMPC are evaluated in a critically cloudy scenario. The simulation results show that the controllers have similar behavior in both scenarios; however, the NMPC demonstrated to have lower control effort compared to the MPC in cloudy day scenarios. These findings offer insights for future applications of predictive controllers considering effectiveness and performance in disturbance rejection, which can culminate in improving the efficiency of SCFs.