Coordination between mid-term maintenance outage decisions and short-term security-constrained scheduling in smart distribution systems

Distribution systems are the first volunteers experiencing the benefits of smart grids. The smart grid concept impacts the internal legislation and standards in grid-connected and isolated distribution systems. Demand side management, the main feature of smart grids, acquires clear meaning in low voltage distribution systems. In these networks, various coordination procedures are required between domestic, commercial and industrial consumers, producers and the system operator. Obviously, the technical basis for bidirectional communication is the prerequisite of developing such a coordination procedure. The main coordination is required when the operator tries to dispatch the producers according to their own preferences without neglecting its inherent responsibility. Maintenance decisions are first determined by generating companies, and then the operator has to check and probably modify them for final approval. In this paper the generation scheduling from the viewpoint of a distribution system operator (DSO) is formulated. The traditional task of the DSO is securing network reliability and quality. The effectiveness of the proposed method is assessed by applying it to a 6-bus and 9-bus distribution system.

Comportamento motor do tronco e membro superior, num sistema de posicionamento rígido e dinâmico, durante atividade

A funcionalidade dos indivíduos com Paralisia Cerebral está muitas vezes comprometida devido às alterações do movimento e do controlo postural. Dadas estas alterações, a posição de sentado oferece uma maior estabilidade sendo muitas das atividades de vida diária desempenhadas nesta posição. O objetivo mais importante de intervenção é obter o máximo de funcionalidade na posição de sentado, particularmente do membro superior. Este objectivo, na maioria das vezes, só pode ser atingido com o uso de sistemas de posicionamento que tentam colmatar as alterações posturais e do movimento. Assim, o objetivo deste estudo de caso é verificar se existem diferenças no comportamento motor do tronco e do membro superior, com um sistema de posicionamento rígido e com um sistema de posicionamento dinâmico, numa jovem com Paralisia Cerebral, aquando da ativação manual de um switch. Foi realizado um estudo de caso único em que foi feita uma análise cinemática do movimento do tronco e membro superior na ativação de um switch BigMack, em três posições de teste com distâncias diferentes. Simultaneamente mediu-se a distribuição do peso durante o movimento, através do mapa de pressão e foi registada, bilateralmente a atividade dos músculos trapézio (porção média), longuíssimo, recto abdominal e oblíquo externo. Os resultados obtidos apontam, neste caso em particular, para uma melhoria na qualidade do movimento e da distribuição de peso, com o sistema de posicionamento dinâmico, sem diferenças entre os dois sistemas relativamente à ativação muscular.

Análise do padrão motor em pessoas com diagnóstico de esquizofrenia: uma abordagem em tempo real

A esquizofrenia é uma perturbação mental grave caracterizada pela coexistência de sintomas positivos, negativos e de desorganização do pensamento e do comportamento. As alterações motoras são consistentemente observadas mas, ainda pouco estudadas na esquizofrenia, sendo relevantes para o seu diagnóstico. Neste quadro, o presente estudo tem como objetivo verificar se os indivíduos com esquizofrenia apresentam alterações na coordenação motora, comparativamente com o grupo sem esquizofrenia, bem como analisar se as disfunções dos sinais neurológicos subtis (SNS) motores se encontram correlacionadas com o funcionamento executivo e com os domínios psicopatológicos da perturbação. No total participaram 29 indivíduos (13 com diagnóstico de esquizofrenia e 16 sem diagnóstico) equivalentes em termos de idade, género, escolaridade e índice de massa corporal. Para avaliar o desempenho motor recorreu-se ao sistema Biostage de parametrização do movimento em tempo real, com a tarefa de lançameto ao alvo; a presença de SNS foi examinada através da Brief Motor Scale; o funcionamento executivo pela aplicação do subteste do Vocabulário e da fluência verbal e a sintomatologia clínica através da Positive and Negative Sindrome Scale. Pela análise cinemática do movimento constatou-se que os indivíduos com esquizofrenia recrutam um padrão motor menos desenvolvido e imaturo de movimento, com menor individualização das componentes (principalmente do tronco e pélvis), necessitando de mais tempo para executar a tarefa, comparativamente com os sujeitos sem a perturbação que evidenciaram um movimento mais avançado de movimento. Os indivíduos com esquizofrenia mostraram índices elevados de disfunção dos SNS (média =6,01) estabelecendo este domínio uma relação boa e negativa com o desempenho verbal (rho Spearman=-0,62) e uma relação forte e positiva com todos os domínios psicopatológicos (rho Spearman=0,74). O estudo da existência de alterações motoras como parte intrínseca da esquizofrenia revela-se pertinente uma vez que possibilita uma compreensão mais aprofundada da sua fisiopatologia e permite que se desenvolvam práticas mais efetivas na área da saúde e reabilitação.

Diferença entre os géneros na análise cinemática e eletromiográfica do membro superior durante uma atividade diária de beber

As diferenças entre os géneros parecem surgir desde a origem da humanidade, quando a função do homem era caçar e da mulher fornecer cuidados às crianças e realizar trabalhos de cariz manual. O membro superior apresenta um papel primordial na execução da maioria das atividades relevantes para o ser humano, sendo pertinente a realização de avaliações mais objetivas do mesmo. Com a realização deste estudo pretendemos verificar se existem diferenças entre os géneros nos parâmetros eletromiográficos e cinemáticos do movimento durante uma atividade diária; perceber se os valores da eletromiografia e da cinemática do membro superior são dependentes do género à medida que a distância do objeto é alterada e ainda, levar a cabo a análise da atividade de beber. Para tal foram avaliados parâmetros de qualidade de movimento e parâmetros de recrutamento muscular em 15 indivíduos do género feminino e 15 indivíduos do género masculino com idades compreendidas entre os 18 e os 30 anos numa atividade de beber em três momentos diferentes. Para a análise cinemática foi utilizado o software Qualysis Motion Capture e para a análise eletromiográfica o software AcqKnowledge Analysis. Com os resultados obtidos constatamos que a percentagem de ativação muscular e os ângulos de flexão do ombro e flexão do cotovelo apresentam diferenças estatisticamente significativas (p<0.05) entre os géneros, sendo o grupo feminino a apresentar valores superiores. Aferiu-se também que a percentagem de ativação do músculo Deltoide Anterior parece ser influenciado pelo género (p<0.05) ao longo das três distâncias em estudo, sendo novamente o grupo feminino a apresentar valores superiores. Para além disto, aquando do movimento de alcançar, verificaram-se evidências estatísticas (p<0.05) do envolvimento do tronco em todas as distâncias de alcance do objeto, inclusive numa distância inferior ao comprimento do braço. Este estudo permitiu a descrição detalhada da eletromiografia e cinemática do movimento do membro superior de alcançar e transportar numa atividade diária, bem como uma comparação da mesma entre o grupo masculino e grupo feminino.

Interlimb coordination during the stance phase of gait in subjects with stroke

Objective: To analyze the relation between contralesional and ipsilesional limbs in subjects with stroke during step-to-step transition of walking. Design: Observational, transversal, analytical study with a convenience sample. Setting: Physical medicine and rehabilitation clinic. Participants: Subjects (nZ16) with poststroke hemiparesis with the ability to walk independently and healthy controls (nZ22). Interventions: Not applicable. Main Outcome Measures: Bilateral lower limbs electromyographic activity of the soleus (SOL), gastrocnemius medialis, tibialis anterior, biceps femoris, rectus femoris, and vastus medialis (VM) muscles and the ground reaction force were analyzed during double-support and terminal stance phases of gait. Results: The propulsive impulse of the contralesional trailing limb was negatively correlated with the braking impulse of the leading limb during double support (rZ .639, PZ.01). A moderate functional relation was observed between thigh muscles (rZ .529, PZ.035), and a strong and moderate dysfunctional relation was found between the plantar flexors of the ipsilesional limb and the vastus medialis of the contralesional limb, respectively (SOL-VM, rZ .80, P<.001; gastrocnemius medialis-VM, rZ .655, PZ.002). Also, a functional moderate negative correlation was found between the SOL and rectus femoris muscles of the ipsilesional limb during terminal stance and between the SOL (rZ .506, PZ.046) and VM (rZ .518, PZ.04) muscles of the contralesional limb during loading response, respectively. The trailing limb relative impulse contribution of the contralesional limb was lower than the ipsilesional limb of subjects with stroke (PZ.02) and lower than the relative impulse contribution of the healthy limb (PZ.008) during double support. Conclusions: The findings obtained suggest that the lower performance of the contralesional limb in forward propulsion during gait is related not only to contralateral supraspinal damage but also to a dysfunctional influence of the ipsilesional limb.

Anticipatory postural adjustments during sitting reach movement in post-stroke subjects

The study assessed the effect of velocity of arm movement on the generation of APAs in the contralateral and ipsilateral muscles of individuals with stroke in the sitting position. In the sitting position, 10 healthy and 8 post-stroke subjects reached for an object placed at the scapular plane and mid-sternum height at self-selected and fast velocities. Electromyography was recorded from the anterior deltoid (AD), upper (UT) and lower trapezius (LT), and latissimus dorsi (LD). Kinematic analysis was used to assess peak velocity and trunk displacement. Post-stroke subjects presented a delay of APAs on both sides of the body compared to healthy subjects. Differences were found between the timing of APAs on the ipsilateral and contralateral LD and LT in both movement speeds and in the ipsilateral UT during movement of the non-affected arm at a self-selected velocity. A delay in the contralateral LD in the reaching movement with the non-affected arm at fast velocity was also observed. Trunk displacement was greater in post-stroke subjects. In the sitting position, APAs were delayed in both fast and self-selected movements on both sides in post-stroke subjects, which also presented a higher trunk displacement.

A feedback-based decentralised coordination model for distributed open real-time systems

Moving towards autonomous operation and management of increasingly complex open distributed real-time systems poses very significant challenges. This is particularly true when reaction to events must be done in a timely and predictable manner while guaranteeing Quality of Service (QoS) constraints imposed by users, the environment, or applications. In these scenarios, the system should be able to maintain a global feasible QoS level while allowing individual nodes to autonomously adapt under different constraints of resource availability and input quality. This paper shows how decentralised coordination of a group of autonomous interdependent nodes can emerge with little communication, based on the robust self-organising principles of feedback. Positive feedback is used to reinforce the selection of the new desired global service solution, while negative feedback discourages nodes to act in a greedy fashion as this adversely impacts on the provided service levels at neighbouring nodes. The proposed protocol is general enough to be used in a wide range of scenarios characterised by a high degree of openness and dynamism where coordination tasks need to be time dependent. As the reported results demonstrate, it requires less messages to be exchanged and it is faster to achieve a globally acceptable near-optimal solution than other available approaches.

Nano-CF: a Coordination Framework for macro-programming in wireless sensor networks

Wireless Sensor Networks (WSN) are being used for a number of applications involving infrastructure monitoring, building energy monitoring and industrial sensing. The difficulty of programming individual sensor nodes and the associated overhead have encouraged researchers to design macro-programming systems which can help program the network as a whole or as a combination of subnets. Most of the current macro-programming schemes do not support multiple users seamlessly deploying diverse applications on the same shared sensor network. As WSNs are becoming more common, it is important to provide such support, since it enables higher-level optimizations such as code reuse, energy savings, and traffic reduction. In this paper, we propose a macro-programming framework called Nano-CF, which, in addition to supporting in-network programming, allows multiple applications written by different programmers to be executed simultaneously on a sensor networking infrastructure. This framework enables the use of a common sensing infrastructure for a number of applications without the users having to worrying about the applications already deployed on the network. The framework also supports timing constraints and resource reservations using the Nano-RK operating system. Nano- CF is efficient at improving WSN performance by (a) combining multiple user programs, (b) aggregating packets for data delivery, and (c) satisfying timing and energy specifications using Rate- Harmonized Scheduling. Using representative applications, we demonstrate that Nano-CF achieves 90% reduction in Source Lines-of-Code (SLoC) and 50% energy savings from aggregated data delivery.

Using attractor dynamics to generate decentralized motion control of two mobile robots transporting a long object in coordination

Dynamical systems theory is used here as a theoretical language and tool to design a distributed control architecture for a team of two mobile robots that must transport a long object and simultaneously avoid obstacles. In this approach the level of modeling is at the level of behaviors. A “dynamics” of behavior is defined over a state space of behavioral variables (heading direction and path velocity). The environment is also modeled in these terms by representing task constraints as attractors (i.e. asymptotically stable states) or reppelers (i.e. unstable states) of behavioral dynamics. For each robot attractors and repellers are combined into a vector field that governs the behavior. The resulting dynamical systems that generate the behavior of the robots may be nonlinear. By design the systems are tuned so that the behavioral variables are always very close to one attractor. Thus the behavior of each robot is controled by a time series of asymptotically stable states. Computer simulations support the validity of our dynamic model architectures.

Competitive dynamics for behavior coordination in a joint transportation task

We address the problem of coordinating two non-holonomic mobile robots that move in formation while transporting a long payload. A competitive dynamics is introduced that gradually controls the activation and deactivation of individual behaviors. This process introduces (asymmetrical) hysteresis during behavioral switching. As a result behavioral oscillations, due to noisy information, are eliminated. Results in indoor environments show that if parameter values are chosen within reasonable ranges then, in spite of noise in the robots communi- cation and sensors, the overall robotic system works quite well even in cluttered environments. The robots overt behavior is stable and smooth.

Pose Estimation using a C-Arm Fluoroscope

Os métodos clínicos que são realizados com recurso a tecnologias de imagiologia têm registado um aumento de popularidade nas últimas duas décadas. Os procedimentos tradicionais usados em cirurgia têm sido substituídos por métodos minimamente invasivos de forma a conseguir diminuir os custos associados e aperfeiçoar factores relacionados com a produtividade. Procedimentos clínicos modernos como a broncoscopia e a cardiologia são caracterizados por se focarem na minimização de acções invasivas, com os arcos em ‘C’ a adoptarem um papel relevante nesta área. Apesar de o arco em ‘C’ ser uma tecnologia amplamente utilizada no auxílio da navegação em intervenções minimamente invasivas, este falha na qualidade da informação fornecida ao cirurgião. A informação obtida em duas dimensões não é suficiente para proporcionar uma compreensão total da localização tridimensional da região de interesse, revelando-se como uma tarefa essencial o estabelecimento de um método que permita a aquisição de informação tridimensional. O primeiro passo para alcançar este objectivo foi dado ao definir um método que permite a estimativa da posição e orientação de um objecto em relação ao arco em ‘C’. De forma a realizar os testes com o arco em ‘C’, a geometria deste teve que ser inicialmente definida e a calibração do sistema feita. O trabalho desenvolvido e apresentado nesta tese foca-se num método que provou ser suficientemente sustentável e eficiente para se estabelecer como um ponto de partida no caminho para alcançar o objectivo principal: o desenvolvimento de uma técnica que permita o aperfeiçoamento da qualidade da informação adquirida com o arco em ‘C’ durante uma intervenção clínica.

Adaptação para a população Portuguesa da escala de avaliação Trunk Impairment Scale (TIS)

Para uma melhor avaliação e definição do plano de intervenção do indivíduo, é cada vez mais importante a existência instrumentos de avaliação válidos e fiáveis para a população portuguesa. Objetivo: Traduzir e adaptar para a população Portuguesa a escala Trunk Impairment Scale (TIS) em pacientes pós-AVE, e avaliar as propriedades psicométricas da mesma. Metodologia: A TIS foi traduzida para o Português e adaptada culturalmente para a população portuguesa. As propriedades psicométricas da mesma, incluindo validade, fiabilidade, concordância inter-observadores, consistência interna, sensibilidade, especificidade, poder de resposta, foram avaliadas numa população diagnosticada com AVE e num grupo de controlo de participantes saudáveis. Participaram neste estudo 80 indivíduos, divididos em dois grupos, nomeadamente indivíduos pós-AVE (40) e um grupo sem patologia (40). Os participantes foram submetidos à aplicação das escalas de Berg, Medida de Independência Funcional e Escala de Desempenho Físico Fugl Meyer e a TIS de modo a avaliar as propriedades psicométricas desta. As avaliações foram realizadas por duas fisioterapeutas experientes e o re-teste foi realizado após 48 horas. Os dados foram registados e trabalhados com o programa informático SPSS 21.0. Resultados: Relativamente aos valores obtidos, verificou-se que, quanto à consistência interna da TIS estes apresentam-se de forma moderada a elevada (alfa Cronbach = 0,909). Quanto à fiabilidade inter-observadores, os itens com menor valor são os itens 1 e 4 (0,759 e 0,527, respetivamente) e os itens com valor de Kappa mais alto são os itens 5 e 6 (0,830 e 0,893, respetivamente). Relativamente à validade de critério, verificou-se que não houve correlação entre a escala de Desempenho Físico Fugl-Meyer, a escala de Equilibrio de Berg e a Medida de Independência Funcional, ou seja, os valores obtidos r=0,166; r=0,017; r= -0,002, respetivamente. Quanto à validade de construção, constatou-se que o valor da mediana é mais elevado nos itens 1 a 5, logo sugere que haja diferenças entre o grupo de indivíduos pós-AVE e o grupo de indivíduos saudáveis (p<0,001). Entre os outros dois itens (6 e 7) não foram encontradas diferenças nas respostas nos dois grupos, sendo o valor de p > 0,001. Conclusão: Os resultados obtidos neste estudo sugerem que a versão portuguesa da TIS apresenta bons níveis de fiabilidade, consistência interna e também apresenta bons resultados no que refere à concordância inter-observadores.

Seasonal patterns of polycyclic aromatic hydrocarbons in digestive gland and arm of octopus (Octopus vulgaris) from the Northwest Atlantic

Among organic pollutants existing in coastal areas, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are of great concern due to their ubiquity and carcinogenic potential. The aim of this study was to evaluate the seasonal patterns of PAHs in the digestive gland and arm of the common octopus (Octopus vulgaris) from the Northwest Atlantic Portuguese coast. In the different seasons, 18 PAHs were determined and the detoxification capacity of the species was evaluated. Ethoxyresorufin O-deethylase (EROD) and ethoxycoumarin O-deethylase (ECOD) activities were measured to assess phase I biotransformation capacity. Individual PAH ratios were used for major source (pyrolytic/petrogenic) analysis. Risks for human consumption were determined by the total toxicity equivalence approach. Generally, low levels of PAHs were detected in the digestive gland and in the arm of octopus, with a predominance of low molecular over high molecular weight compounds. PAHs exhibited seasonality in the concentrations detected and in their main emission sources. In the digestive gland, the highest total PAH levels were observed in autumn possibly related to fat availability in the ecosystem and food intake. The lack of PAH elimination observed in the digestive gland after captivity could be possibly associated to a low biotransformation capacity, consistent with the negligible/undetected levels of EROD and ECOD activity in the different seasons. The emission sources of PAHs found in the digestive gland varied from a petrogenic profile observed in winter to a pyrolytic pattern in spring. In the arm, the highest PAH contents were observed in June; nevertheless, levels were always below the regulatory limits established for food consumption. The carcinogenic potential calculated for all the sampling periods in the arm were markedly lower than the ones found in various aquatic species from different marine environments. The results presented in this study give relevant baseline data for environmental monitoring of organic pollution in coastal areas.

A atividade dos estabilizadores da omoplata e movimento compensatório do tronco no gesto de alcance em indivíduos pós AVE

Introdução: Lesões como o AVE interferem com a capacidade de recrutar níveis adequados de atividade muscular, podendo levar ao aparecimento de movimentos compensatórios como a excessiva translação anterior do tronco, associada ao gesto de alcance. Objetivos: Descrever a relação entre a atividade dos estabilizadores da omoplata e o movimento compensatório do tronco no gesto de alcance, em 4 indivíduos pós AVE. Pretendeu-se também analisar o papel dos estabilizadores da omoplata na função do membro superior. Métodos: Quatro indivíduos com diagnóstico de AVE, que apresentavam alterações no nível de actividade dos estabilizadores da omoplata contralesional, foram sujeitos a uma avaliação realizada em três momentos, antes (M0), durante (M1) e após (M2) e a um período de intervenção, segundo os princípios do Conceito de Bobath. Recorreu-se à electromiografia de superfície para avaliar a atividade e o timming dos músculos grande dorsal, trapézio superior e trapézio inferior do hemicorpo contralesional e ao software de Avaliação Postural (SAPO) para analisar o deslocamento do tronco no sentido anterior, associados à realização do gesto de alcance. Foram aplicadas as escalas RPS e MESUPES para avaliar as componentes de movimento do gesto de alcance e a função do membro superior, respetivamente. Recorreu-se ao registo fotográfico para análise dos componentes de movimento na posição de sentado e em pé.Resultados: Os dados eletromiográficos registam atividade dos estabilizadores da omoplata unicamente num indivíduo em M2. A análise do deslocamento anterior do tronco revela melhorias em M1 em todos os indivíduos, sendo que em M2 essa evolução positiva não foi observada em três dos participantes. Entre M0 e M2, na escala RPS registam-se melhorias de 7 a 9 pontos no alvo próximo e de 5 a 10 pontos no alvo distante. Na escala MESUPES verificam-se melhorias entre 5 a 18 pontos na sub-escala braço e entre 5 a 8 pontos na sub-escala mão, em M2. A avaliação do registo fotográfico revela modificações nos componentes de movimento dos quatro indivíduos, nomeadamente na integração dos MI na base de suporte, na atividade do tronco inferior e superior e no alinhamento do MS contralesional. Conclusão: A melhoria do nível da atividade dos estabilizadores dinâmicos da omoplata sugere ter influência na diminuição do movimento compensatório do tronco no gesto de alcance e parece ter um papel na melhoria da eficácia distal do MS do mesmo lado.

Design of the ISePorto robocup Middle-Size League Robotic Soccer Team: Control, Localisation and Coordination

Proceedings of the 10th Mediterranean Conference on Control and Automation - MED2002 Lisbon, Portugal, July 9-12, 2002