Sistema de controle baseado em lógica fuzzy para regulagem de temperatura em aquecedor de óleo térmico da planta de anodo verde da Albrás

Neste trabalho são apresentados os resultados de uma técnica que permitiu implementar a estratégia de controle de temperatura do aquecedor de óleo térmico da fabrica de Anodo Verde da Albrás Alumínio Brasileiro S/A. No projeto utilizou-se um sistema hierarquizado baseado em conjuntos e lógica Fuzzy. O uso dessa metodologia fez com que o sistema fosse capaz de reagir adequadamente diante das variações do ponto de operação do aquecedor, pois o controle Fuzzy exibe algumas características do aprendizado humano, sendo considerado um exemplo de inteligência artificial. O aquecedor de óleo térmico é fundamental no processo de fabricação de blocos inódicos, utilizados como pólo positivo no processo de eletrólise na obtenção do alumínio primário. O sistema de óleo térmico aquece os misturadores e pré-aquecedor de coque, mantendo a temperatura desses equipamentos dentro dos limites estabelecidos pela engenharia de processo. A variável temperatura impacta diretamente na energia de mistura da pasta e na qualidade do produto final, que é o bloco anódico. A metodologia apresentada permitiu alcançar um controle de temperatura que atendeu satisfatoriamente os parâmetros de processo. O programa foi desenvolvido em linguagem ladder é executado em controladores lógicos programáveis (CLP’S) da Rockwell Automation. O controle já está em plena operação nas fábricas de anodos e os resultados obtidos demonstram a eficácia e viabilidade do sistema, que futuramente estará sendo implementado no controle de outros equipamentos da Albrás.

Metodologia para diagnosticar a qualidade de energia elétrica referente à distorção harmônica em sistema trifásico de baixa tensão utilizando lógica fuzzy

Este trabalho ressalta a importância de monitorar e diagnosticar a qualidade de energia elétrica sob a ótica das distorções harmônicas presente nas instalações elétricas em sistema trifásico de baixa tensão através de uma proposta metodológica para analisar e diagnosticar o nível dos distúrbios harmônico avaliando o indicador total de distorção harmônica (THD), apoiado por um sistema especialista baseado em um sistema de inferência Fuzzy.

Investigação experimental de estratégias de identificação e controle LPV aplicadas ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência

Nesta tese e realizada a investigação experimental de uma estratégia de controle LPV (do inglês, linear parameter varying) aplicada ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potencia. O estudo foi realizado em um modelo de sistema de potencia em escala reduzida de 10kVA, cuja configuração e do tipo maquina interligada a uma barra infinita, alem de testes em campo em uma unidade geradora de 350 MVA da Usina Hidrelétrica de Tucuruvi. Primeiramente, foi desenvolvido e testado computacionalmente um conjunto de rotinas para analise e síntese de controlador amortecedor do tipo LPV, bem como para identificação de modelos LPV da planta. Os coeficientes do controlador amortecedor LPV, no caso um Estabilizador de Sistemas de Potencia (ESP), dependem do valor de uma variável de operação selecionada que, neste estudo, foram as potencias ativa (P) e reativa (Q) nos terminais da unidade geradora. Para fins de projeto, a dinâmica da planta foi representada através de um modelo ARX LPV, o qual foi estimado a partir de dados coletados experimentalmente na planta, para uma ampla faixa de condições operacionais. A partir do modelo LPV da planta, os valores dos parâmetros do ESP LPV foram determinados via um problema de otimização convexa, na forma de uma LMI parametrizada (PLMI). A solução da PLMI e obtida a partir de uma relaxação via decomposição em soma de quadrados. O ESP LPV foi projetado de modo a garantir a estabilidade e o desempenho do sistema para uma ampla faixa de condições operacionais da planta, o que geralmente não e possível de obter com controladores convencionais a parâmetros fixos. A lei de controle amortecedor do ESP LPV foi implementada em um sistema embarcado baseado em um controlador digital de sinais. Os resultados experimentais mostraram um excelente desempenho do ESP LPV no amortecimento de oscilações eletromecânicas, tanto no sistema de potencia em escala reduzida, quanto em uma unidade geradora da UHE de Tucurui.

Estratégias de controle de ordem fracionária aplicadas ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência

Neste trabalho é proposta uma nova metodologia de projeto de estabilizadores de sistemas de potência baseada em teoria de sistemas de ordem fracionária (ESP-OF). A estratégia é baseada em uma generalização do projeto de compensadores do tipo rede avançoatraso (lead-lag) para o domínio de funções de transferência de ordem fracionária. Uma nova variável de projeto, a qual define a ordem da dinâmica fracionária do controlador, é sintonizada para se obter um compromisso entre um bom desempenho no amortecimento do modo eletromecânico dominante e uma robustez ampliada do ESP-OF. O desempenho do ESP-OF foi avaliado experimentalmente, em um sistema de potência em escala reduzida, localizado no Laboratório de Sistemas de Potência da Universidade Federal do Pará. A referida planta de teste apresenta uma estrutura típica do tipo gerador síncrono conectado a um barramento infinito e exibe um modo dominante de oscilação eletromecânica, de amortecimento extremamente reduzido, cujo valor da frequência natural é em torno de 1,2 Hz. O ESP-OF foi então projetado para ampliar o amortecimento relativo desse modo alvo, para toda a faixa de operação admissível. Para fins de implementação prática, primeiramente foram realizados testes experimentais para a identificação de um modelo nominal da planta, sob a forma de uma função de transferência pulsada, para uso na fase de projeto. O modelo obtido experimentalmente foi então validado e posteriormente utilizado tanto para o projeto do ESP-OF quanto para o projeto de um ESP convencional (utilizado para fins de comparação de desempenho). As leis de controle amortecedor do ESP-OF foram calculadas, convertidas para a forma de equações a diferenças e, subsequentemente, embarcadas em sistema digital baseado em microcontrolador DSPIC. Diversos testes de resposta ao impulso foram realizadas sob diferentes condições operacionais. As respectivas respostas dinâmicas dos sinais de saída da planta (desvio de potencia ativa) e do esforço de controle foram registradas para fins de análise. Os resultados experimentais mostraram que o ESP fracionário apresentou um desemprenho dinâmico e robustez similar em comparação com o desempenho obtido por um ESP convencional, para toda a faixa de operação investigada.

Projeto e implementação em DSP de sistema de comunicação multiportadora baseado no padrão G.fast

As redes de acesso usando cabos de cobre atualmente utilizam bandas de frequência até 30 MHz, especificada no padrão VDSL2. À medida que arquiteturas híbridas de fibra e cobre se tornam mais proeminentes na indústria e academia, torna-se possível utilizar cabos metálicos mais curtos (i.e. até 250 metros) conectando o último ponto de distribuição aos usuários, de modo que frequências mais altas podem ser exploradas para se alcançar taxas de transmissão de dados de 500 Mbps ou mais, como é o caso do padrão G.fast atualmente em desenvolvimento no ITU-T. Nesse trabalho, um simulador no domínio do tempo foi desenvolvido para avaliar a capacidade do sistema G.fast com diferentes tamanhos de extensão cíclica e diferentes topologias de rede especificadas pelo ITU-T. Os resultados das simulações mostram que sistemas G.fast são robustos a bridged taps e capazes de atingir altas taxas de dados para todas as topologias simuladas, provendo suporte à próxima geração de serviços de banda larga. Além disso, esse trabalho descreve o progresso da implementação de um protótipo de modem baseado no padrão G.fast em um ambiente híbrido de DSP multicore e FPGA utilizando kits de avaliação adquiridos pela UFPA. Arquiteturas, protocolos de comunicação e benchmarks são apresentados e avaliados para se chegar à conclusão de que tal protótipo é factível e fornece suporte flexível a várias linhas de pesquisa em banda larga da próxima geração.

IPSFlow: Um framework para Sistema de Prevenção de Intrusão baseado em Redes Definidas por Software

Os Sistemas de Detecção e Prevenção de Intrusão (Intrusion Detection Systems – IDS e Intrusion Prevention Systems - IPS) são ferramentas bastante conhecidas e bem consagradas no mundo da segurança da informação. Porém, a falta de integração com os equipamentos de rede como switches e roteadores acaba limitando a atuação destas ferramentas e exige um bom dimensionamento de recursos de hardware como processamento, memória e interfaces de rede de alta velocidade, utilizados para implementá-las. Diante de diversas limitações deparadas por pesquisadores e administradores de redes, surgiu o conceito de Rede Definida por Software (Software Defined Network – SDN), que ao separar os planos de controle e de dados, permite adaptar o funcionamento da rede de acordo com as necessidades de cada um. Desta forma, devido à padronização e flexibilidade propostas pelas SDNs, e das limitações apresentadas dos IPSs, esta dissertação de mestrado propõe o IPSFlow, um framework que utiliza uma rede baseada na arquitetura SDN e o protocolo OpenFlow para a criação de um IPS com ampla cobertura e que permite bloquear um tráfego caracterizado pelos IDS(s) como malicioso no equipamento mais próximo da origem. Para validar o framework, experimentos no ambiente virtual Mininet foram realizados utilizando-se o Snort como IDS para analisar tráfego de varredura (scan) gerado pelo Nmap de um host ao outro. Os resultados coletados apresentam que o IPSFlow funcionou conforme planejado ao efetuar o bloqueio de 85% do tráfego de varredura.

Sistema baseado em software livre para reconhecimento de fala em nuvem em português brasileiro com alta disponibilidade

Este trabalho visa propor uma solução contendo um sistema de reconhecimento de fala automático em nuvem. Dessa forma, não há necessidade de um reconhecedor sendo executado na própria máquina cliente, pois o mesmo estará disponível através da Internet. Além do reconhecimento automático de voz em nuvem, outra vertente deste trabalho é alta disponibilidade. A importância desse tópico se d´a porque o ambiente servidor onde se planeja executar o reconhecimento em nuvem não pode ficar indisponível ao usuário. Dos vários aspectos que requerem robustez, tal como a própria conexão de Internet, o escopo desse trabalho foi definido como os softwares livres que permitem a empresas aumentarem a disponibilidade de seus serviços. Dentre os resultados alcançados e para as condições simuladas, mostrou-se que o reconhecedor de voz em nuvem desenvolvido pelo grupo atingiu um desempenho próximo ao do Google.

Atividades investigativas, como estratégia para o ensino-aprendizagem em ciências: propostas e aprendizagens

Partindo da premissa que O ensinar requer saber aprender e saber construir (juntamente com os nossos alunos) as aprendizagens que buscamos, desenvolvi uma proposta de atividades investigativas, para o ensino-aprendizagem em Ciências. Ressalto que ministrar aulas diferenciadas, nem sempre seria ou é fácil, pois há um conteúdo a ser cumprido e terminado, além de um tempo muito curto para realizá-las. Assim, minha dissertação é uma investigação do tipo qualitativa, que se configura como uma pesquisa-ação, sobre as atividades programadas em momentos, com alunos das 7 séries do ensino fundamental de duas escolas da rede particular de ensino do município de Belém (denominadas aqui, Escola A e Escola B), tendo como conteúdo programático o corpo humano. Na escola A, enfatizando o sistema digestório, tivemos os seguintes momentos: o grande lanche; um vídeo sobre o processo de digestão alimentar e mini-gincana (prova). Já na escola B, com o conteúdo sobre o Sistema Locomotor, os momentos: construção hipotética do corpo humano, a partir do contorno de um modelo; a caminhada até uma Academia de Ginástica com a realização de atividades; aulas na quadra da escola, em conjunto com o professor de Ed. Física; e por fim, a confecção de um CD-ROM com todos os assuntos trabalhados, durante o ano letivo. Em ambas as escolas, houve o momento da releitura dos livros didáticos. Concluímos que aprendizagens, a partir de atividades investigativas, e que levam em conta as vivências, os questionamentos e as contribuições dos alunos, são efetivas, independente do assunto que será abordado e da Instituição de Ensino (pública ou particular). Porém, consideramos que essa metodologia de trabalho funcionará se o professor: 1 estiver disposto a continuar seus estudos e 2 compartilhar com seus alunos os sabores e os saberes, assim como os ensinamentos e as aprendizagens.

Sistema de apoio à tomada de decisão para atribuição de responsabilidade por perda de qualidade devido à variação de tensão de curta duração

O ambiente eletromagnético que envolve o planeta Terra tem papel fundamental na preservação e desenvolvimento de todos os seres vivos, e talvez seja uma das últimas fronteiras do conhecimento humano a ser dominada completamente antes de nos aventurarmos ao espaço exterior na busca de novas oportunidades. Esse ambiente, apesar de vir sendo estudado a um longo tempo, só agora esta sendo desbravado e melhor conhecido, tendo como ponto fundamental de apoio o uso de sensores apropriados, que possam detectar e quantificar esses efeitos elétricos, e que sirvam de base para a geração de teorias para explicação dos fenômenos subjacentes, entre os quais os sensores de eletricidade atmosférica. Este trabalho faz uma analise ampla dos sistemas sensores de eletricidade atmosférica em uso nos dias atuais, avaliando seus modelos de funcionamentos, suas limitações e sua inteligência, concluindo por sintetizar especificações básicas para desenvolvimento de melhores sensores e definição de padrões métricos de tipos de variáveis a serem medidas para atendimentos das atuais e futuras demandas nesse campo do conhecimento. Adicionalmente, os processos envolvidos na calibração desses sensores serão abordados, com a revisão de modelos computacionais utilizados, baseado no método dos momentos (MoM) e outros, para avaliação de campos eletromagnéticos emitidos remotamente por padrões de cargas e correntes elétricas, que sirvam de apoio e base para essas calibrações.

Metodologia para o despacho de potência reativa visando o controle de tensão baseado em algoritmos genéticos

Este trabalho tem como objetivo apresentar um aplicativo para auxiliar no planejamento de sistemas elétricos, através de uma metodologia para controle de tensão e minimização das perdas, através da otimização da injeção de reativos, mantendo a tensão nos barramentos dentro de limites pré estabelecidos. A metodologia desenvolvida é baseada em um sistema hibrido, que utiliza inteligência computacional baseada em um algoritmo genético acoplado a um programa de fluxo de carga (ANAREDE), que interagem para produzir uma solução ótima. Os resultados obtidos mostram que a técnica baseada no algoritmo genético é bem adequada ao tipo de problema ora tratado referente a minimização de perdas reativas e a melhoria do perfil da tensão em redes elétricas, sendo este atualmente um problema crítico em parte do Sistema Interligado Nacional (SIN).

Uso de engenharia de software no desenvolvimento de sistema especialista fuzzy para auxílio à manutenção preditiva em hidrogeradores

Os hidrogeradores são peças chaves no circuito brasileiro de energia, sua indisponibilidade e mau funcionamento podem causar multas altíssimas a concessionárias aplicadas pela ANEEL por não atenderem a demandas e até por paradas impróprias para efetivar manutenções, além de agravar confiabilidade na garantia do fornecimento aos consumidores finais. Para garantir que isso não venha acontecer, a manutenção preditiva fornece técnicas que podem apontar as falhas analisando os “sinais vitais” originados pelo próprio equipamento. Desta forma as condições mecânicas e operacionais são periodicamente monitoradas e quando as tendências são detectadas insalubres, as peças incômodas na máquina são identificadas e programadas para manutenção. Para que essa tendência seja encontrada, utiliza-se da lógica fuzzy para modelar o comportamento dos hidrogeradores, sendo mais especifico: mancais, estator e anel coletor, inferindo conclusões prováveis de falhas. Neste trabalho, mostra o processo de construção do sistema que auxilia no diagnóstico da manutenção preditiva, desde sua metodologia de desenvolvimento por macro-atividades, definição arquitetural, conformidade dos requisitos e análise do conhecimento inserido a inteligência do sistema. O sistema foi desenvolvido em plataforma labview para servir como ferramenta de apoio. Todo o conhecimento inserido no sistema foi obtido com o corpo especialista de Eletronorte e outra parte na literatura, foi necessário aplicar o conceito de regras ao maquina de inferência fuzzy, para uma forma linguística de fácil compreensão, para que os próprios especialistas ampliem e evolua o software.

Desenvolvimento de recursos para a construção de um sistema texto-fala para o português brasileiro

Sistema Texto-Fala (TTS) é atualmente uma tecnologia madura que é utilizada em muitas aplicações. Alguns módulos de um sistema TTS são dependentes do idioma e, enquanto existem muitos recursos disponíveis para a língua inglesa, os recursos para alguns idiomas ainda são limitados. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema TTS completo para português brasileiro (PB), o qual também apresenta os recursos já disponíveis. O sistema usa a plataforma MARY e o processo de síntese da voz é baseado em cadeias escondidas de Markov (HMM). Algumas das contribuições deste trabalho consistem na implementação de silabação, determinação da sílaba tônica e conversão grafema-fonema (G2P). O trabalho também descreve as etapas para a organização dos recursos desenvolvidos e a criação de uma voz em PB junto ao MARY. Estes recursos estão disponíveis e facilita a pesquisa na normalização de texto e síntese baseada em HMM par o PB.

Análise de metodologia baseada no sistema personalizado de instrução num curso introdutório de eletromagnetismo

Apesar de fundamentais para a aprendizagem, o estímulo à postura ativa do aluno (versus o de apenas ouvinte), o respeito ao ritmo individual de aprendizagem, as avaliações formativas e o provimento de feedback sistemático ao aluno estão freqüentemente fora das salas de aula nas escolas e universidades. Uma estratégia para trazer tais características para as salas de aula é através do ensino individualizado. Um dos procedimentos de ensino individualizado mais documentados e aplicados é o Sistema Personalizado de Instrução (SPI) de Fred S. Keller. Intensamente usado na década de 70, milhares de artigos foram publicados sobre o SPI, provendo extensa evidência empírica sobre os seus resultados, os quais, em geral, são superiores a outras formas de ensino. Apesar disto, a aplicação do método entrou em declínio na década de 80. Dentre as razões para isto, podemos destacar a quantidade de esforço inicial necessário para se construir um curso baseado no SPI, a possível resistência por parte dos professores e educadores devido à mudança do papel do professor de transmissor do conhecimento para orientador e a logística necessária para prover feedback sistemático aos alunos. Vale ressaltar que, independente de quais fatores contribuíram para o declínio na utilização do SPI, sua eficiência é inquestionável. Neste trabalho, analisamos uma metodologia de ensino individualizado baseada no SPI de Keller, experimentada no contexto de um curso introdutório de eletromagnetismo para alunos de Física do terceiro semestre letivo da Universidade Federal do Pará. A metodologia empregou características do SPI, respeitando as características da disciplina como a presença de cálculos longos e ausência de monitores. Obtivemos indícios de que, apesar das modificações introduzidas, a aplicação desta metodologia pode trazer vários dos resultados positivos obtidos com a aplicação do SPI de Keller.

Economia dos produtos florestais não-madeireiros no estado do Amapá: sustentabilidade e desenvolvimento endógeno

O extrativismo vegetal, baseado na exploração sustentável dos produtos florestais não madeireiros é uma das alternativas mais consistentes ecologicamente, no que tange a Conservação da biodiversidade e cobertura natural da Floresta Amazônica. Mas, há problemas sistêmicos que não têm deixado este segmento desenvolver-se de forma satisfatória. O vazamento da economia regional dos produtos extrativistas da Amazônia é uma variável que contribui para o baixo nível de desenvolvimento social e econômico da região. É imperativo que sejam realizadas análises econômicas sobre as possibilidades desse novo modelo A solução provisória para esta área foi estabelecida em 1841, com a definição do espaço entre os rios Oiapoque e Araguari como “Área do Contestado”. Ficou definido então, que a gestão da referida área seria feita de forma compartilhada entre os dois Países. A questão da disputa entre Brasil e França pelas terras do Amapá, só se resolveu definitivamente com a intermediação do presidente suíço Walter Hauser, que em 1o de dezembro de 1900, através do protocolo conhecido como “Laudo Suíço”, concedeu a referida área ao Brasil. de desenvolvimento, apoiado nas bases de um capitalismo contemporâneo, que tem procurado aprimorar os mecanismos econômicos de inclusão social de variáveis ambientais como elementos endógenos do sistema produtivo na Amazônia. O Amapá é o estado brasileiro mais preservado (97% de sua cobertura florestal original) e possui 72% do território como áreas protegidas. Este trabalho pretende identificar o nível de contribuição que os produtos não-madeireiros, extraídos nas florestas por populações tradicionais têm na economia do Amapá. Como método central de análise, foi utilizado o modelo de matriz insumo-produto desenvolvido por Wassily Leontief. Este procedimento analítico tem relevante destaque como instrumento prático de análise e planejamento econômico. Além das análises de programação do crescimento econômico setorial, é adequado para estimar, mediante os efeitos multiplicadores, os impactos do crescimento econômico na produção trabalho e renda setorial de toda a economia. O objeto central do trabalho são as análises estruturais dos arranjos produtivos locais dos produtos florestais não-madeireiros do estado do Amapá, em níveis regional e local. O método desenvolvido pelo Francisco de Assis Costa (Contas Sociais Ascendentes Alfa - CS_) foi usado na construção das matrízes, tendo como base os procedimentos analíticos ascendentes de agregação progressiva dos dados locais O setor extrativista dos produtos florestais não -madeireiros do estado do Amapá, com um PIB de R$ 204 milhões no ano de 2009 tem uma participação pequena, com somente 3,07% das riquezas produzidas no estado. Todavia, quando é observado que 86,77% do valor total do PIB (6,65 bilhões de reais) é decorrente de atividades do Setor Terciário e que todo o Setor Produtivo (Primário e Secundário), tem participação de apenas 13,24%, conclui-se que o valor da produção dos produtos florestais não-madeireiros é bem significativo no estado do Amapá.

Controle de exaustão de fornos de cozimento de anodos baseado em lógica fuzzy

A legislação ambiental cada vez mais rigorosa tem forçado as indústrias a investirem em soluções de controle inovadoras buscando diminuir as emissões de gases poluentes pelas fontes móveis e fixas, exercendo melhor controle e tratamento desses poluentes como forma de atender os limites impostos pela lei. Apresenta-se neste trabalho, a implementação de uma melhoria no sistema de controle de exaustão de fornos de cozimento de anodos da indústria de alumínio ALBRAS-Alumínio Brasileiro S.A., localizada em Barcarena no estado do Pará, visando minimizar a poluição causada pela queima de combustíveis nos fornos sem comprometer a eficiência do processo. Para isso foi utilizado um sistema baseado em lógica fuzzy, buscando na experiência de engenheiros, técnicos e operadores de processo, uma forma de se obter um melhor controle e confiabilidade na gestão das emissões de gases poluentes.