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.

A dialética entre o “sistema” e o “mundo de vida” na biogeografia urbana

Neste artigo, analisa-se a disciplina científica da Biogeografia Urbana, ciência de caráter tecnológico apoiada em diferentes disciplinas e linhas de investigação relacionadas com a Biologia, a Geografia e a Teoria de Sistemas. Por tratar-se de uma disciplina científica de caráter tecnológico, estabelece um vínculo entre o meio ambiente, a ação humana e a dialética resultante. Os conceitos analíticos de “sistema” e “mundo de vida”, propostos por Jürgen Habermas, e o conceito de “sistema” desenvolvido p o r N i k l a s L u h m a n n , o f e r e c e m u m marco interpretativo que deixa entrever diversas funções relacionadas com o papel do conhecimento, aparentemente sem interesse, das ciências em geral e da ação humana. Para a Biogeografia Urbana, adotar os conceitos propostos significa introduzir elementos de reflexão na análise dos processos históricos e do papel da disciplina na produção de conhecimento no contexto da Amazônia.

A sustentabilidade do desenvolvimento e a demanda material da economia: o caso do Brasil comparado ao de países industrializados

Este artigo trata da relação sociedade-ambiente. Busca-se, por meio da Teoria de Sistemas, estabelecer um referencial que permita o entendimento dessa relação e que possibilite o acesso operacional às suas dinâmicas. A esse arcabouço teórico é associada uma proposta metodológica que se estrutura em torno da contabilização dos fluxos materiais componentes dos processos econômicos. Desse método, o Material Flow Analysis (MFA), foi aprofundado o conceito de Metabolismo Econômico-Ambiental (MEA), por meio do qual é possível quantificar toda a matéria e energia demandada por uma economia. A análise da Demanda Material Total (DMT) possibilita o conhecimento da eficiência ecológica de qualquer processo econômico e a produção de indicadores para avaliar os impactos ambientais das atividades antrópicas. Do estudo resultou um detalhamento metodológico próprio que foi aplicado para medir a DMT do Brasil para comparações com a dos EUA, Alemanha, Japão e Holanda. Os resultados demonstraram que a metodologia é capaz de trazer à tona aspectos ecologicamente relevantes da economia, mediante os quais é possível constatar que os sistemas econômicos são configurados por lógicas crescentemente insustentáveis em relação ao ambiente.

Gestão ambiental pública na Amazônia brasileira: uma análise de gestão ambiental integrada no estado do Pará

O estudo ora apresentado analisa a gestão ambiental pública na Amazônia brasileira, a partir dos resultados gerados pelo Projeto de Gestão Ambiental Integrada, pertencente ao Programa Piloto para a Proteção das Florestas Tropicais do Brasil. Aplicado nos Estados amazônicos, esse projeto experimental objetivou fomentar a criação de um modelo de gestão ambiental na região, priorizando o fortalecimento da capacidade institucional das Secretarias de Meio Ambiente, em seus aspectos técnicos, logísticos e gerenciais, com ações de capacitação técnica, estruturação da logística e planejamento participativo. A investigação científica desta Tese adotou os preceitos do método qualitativo pela via da estratégia indutiva com hipóteses, tendo como campo de estudo os municípios de Santarém e Paragominas, no estado do Pará, no período compreendido entre os anos de 2008 a 2012. Os dados foram coletados mediante pesquisas bibliográfica, documental e de campo, realizando entrevistas semi-estruturadas com vinte informantes-chave, para melhor compreender o Projeto, organizar as informações coletadas e avaliar os resultados, a partir de uma estrutura metodológica própria baseada na teoria de sistemas, teoria que também fundamenta esta Tese. Um dos resultados deste estudo foi o fato de que o PGAI contribuiu para que os municípios pudessem compor seu sistema de gestão ambiental, fortalecendo e elevando suas ações, com impactos positivos para o adequado tratamento de seus recursos naturais e meio ambiente físico, demonstrando, ainda, a importância de que as ações pensadas para os municípios amazônicos devem ser planejadas dentro dos princípios legais da administração pública e conduzidas por uma gestão participativa e transparente, respeitando as necessidades, limites e potencialidades locais, considerando à defesa do meio ambiente e dos interesses coletivos difusos.

Detecção do contato entre camadas através do perfil de indução

Dois dos principais objetivos da interpretação petrofísica de perfis são a determinação dos limites entre as camadas geológicas e o contato entre fluidos. Para isto, o perfil de indução possui algumas importantes propriedades: É sensível ao tipo de fluido e a distribuição do mesmo no espaço poroso; e o seu registro pode ser modelado com precisão satisfatória como sendo uma convolução entre a condutividade da formação e a função resposta da ferramenta. A primeira propriedade assegura uma boa caracterização dos reservatórios e, ao mesmo tempo, evidencia os contatos entre fluidos, o que permite um zoneamento básico do perfil de poço. A segunda propriedade decorre da relação quasi-linear entre o perfil de indução e a condutividade da formação, o que torna possível o uso da teoria dos sistemas lineares e, particularmente, o desenho de filtros digitais adaptados à deconvolução do sinal original. A idéia neste trabalho é produzir um algoritmo capaz de identificar os contatos entre as camadas atravessadas pelo poço, a partir da condutividade aparente lida pelo perfil de indução. Para simplificar o problema, o modelo de formação assume uma distribuição plano-paralela de camadas homogêneas. Este modelo corresponde a um perfil retangular para condutividade da formação. Usando o perfil de entrada digitalizado, os pontos de inflexão são obtidos numericamente a partir dos extremos da primeira derivada. Isto gera uma primeira aproximação do perfil real da formação. Este perfil estimado é então convolvido com a função resposta da ferramenta gerando um perfil de condutividade aparente. Uma função custo de mínimos quadrados condicionada é definida em termos da diferença entre a condutividade aparente medida e a estimada. A minimização da função custo fornece a condutividade das camadas. O problema de otimização para encontrar o melhor perfil retangular para os dados de indução é linear nas amplitudes (condutividades das camadas), mas uma estimativa não linear para os contatos entre as camadas. Neste caso as amplitudes são estimadas de forma linear pelos mínimos quadrados mantendo-se fixos os contatos. Em um segundo passo mantem-se fixas as amplitudes e são calculadas pequenas mudanças nos limites entre as camadas usando uma aproximação linearizada. Este processo é interativo obtendo sucessivos refinamentos até que um critério de convergência seja satisfeito. O algoritmo é aplicado em dados sintéticos e reais demonstrando a robustez do método.

Intencionalidade e linguagem (II): algumas considerações sobre Tomaselo, Searle e Dennett

Propomos, neste trabalho, que o conceito de intencionalidade é uma ferramenta relevante para a interpretação de repertórios simbólicos humanos. Analisamos como os conceitos de intencionalidade e de linguagem verbal são articulados na Teoria da Aquisição da Linguagem Baseada no Uso de Tomasello, na Teoria dos Atos Ilocucionários de Searle e na Teoria dos Sistemas Intencionais de Dennett, buscando identificar seu papel na determinação da cognição humana. Essas teorias propõem uma interdependência entre esses conceitos, os quais difeririam entre si quanto ao modo como se dá essa articulação. Elas também destacam a importância dos repertórios simbólicos, especialmente a linguagem verbal, para a cognição humana. Como a intencionalidade é um aspecto da cognição humana, uma conexão entre linguagem verbal e intencionalidade para o funcionamento cognitivo humano é uma questão a ser investigada na psicologia científica.

Estudo de técnicas de análise modal operacional em sistemas sujeitos a excitações aleatórias com a presença de componente harmônico

A metodologia tradicional de identificação de parâmetros na análise modal de estruturas é realizada a partir de sinais medidos de força de entrada e de movimento de resposta da estrutura em condições laboratoriais controladas. Entretanto, quando é necessária a obtenção dos parâmetros modais de estruturas de máquinas em operação, as condições para controlar e medir a excitação nestas situações impossibilita a realização da análise modal tradicional. Neste caso, o teste modal é realizado utilizando somente dados de resposta do sistema. A Análise Modal Operacional (AMO) é um método de extração modal em que nenhuma excitação artificial necessita ser aplicada ao sistema, utilizando-se a própria excitação operacional como entrada para medição da resposta do sistema. A técnica clássica de Análise Modal Operacional NExT considera, para isso, que a excitação operacional do sistema seja um ruído branco. Esta técnica faz a consideração de que as funções de correlação obtidas de estruturas podem ser consideradas como funções de resposta ao impulso e então métodos tradicionais de identificação modal no domínio do tempo podem ser empregados. Entretanto, caso a excitação operacional contenha componentes harmônicos que se sobressaiam, estes podem ser confundidos como modos naturais do sistema. Neste trabalho é demonstrada que através da função densidade de probabilidade da banda estreita contendo o pico de um modo, é possível identifica-lo como natural ou operacional (proveniente da excitação operacional da estrutura). É apresentada também uma modificação no método de identificação modal Exponencial Complexa Mínimos Quadrados (LSCE), passando a considerar sinais harmônicos de freqüências conhecidas presentes na excitação operacional, em um ensaio utilizando a técnica NExT. Para validação desses métodos, utiliza-se um modelo teórico de parâmetros modais conhecidos analiticamente e como estudo de caso experimental, um sistema formado por uma viga bi-apoiada suportando um motor elétrico com desbalanceamento de massa.

Estratégia de otimização para a melhoria da interpretabilidade de redes bayesianas: aplicações em sistemas elétricos de potência

A investigação de métodos, técnicas e ferramentas que possam apoiar os processos decisórios em sistemas elétricos de potência, em seus vários setores, é um tema que tem despertado grande interesse. Esse suporte à decisão pode ser efetivado mediante o emprego de vários tipos de técnicas, com destaque para aquelas baseadas em inteligência computacional, face à grande aderência das mesmas a domínios com incerteza. Nesta tese, são utilizadas as redes Bayesianas para a extração de modelos de conhecimento a partir dos dados oriundos de sistemas elétricos de potência. Além disso, em virtude das demandas destes sistemas e de algumas limitações impostas às inferências em redes bayesianas, é desenvolvido um método original, utilizando algoritmos genéticos, capaz de estender o poder de compreensibilidade dos padrões descobertos por essas redes, por meio de um conjunto de procedimentos de inferência em redes bayesianas para a descoberta de cenários que propiciem a obtenção de um valor meta, considerando a incorporação do conhecimento a priori do especialista, a identificação das variáveis mais influentes para obtenção desses cenários e a busca de cenários ótimos que estabeleçam valores, definidos e ponderados pelo usuário/especialista, para mais de uma variável meta.

Modelos para previsão de carga a curto prazo através de redes neurais artificiais com treinamento baseado na teoria da informação

O conhecimento prévio do valor da carga é de extrema importância para o planejamento e operação dos sistemas de energia elétrica. Este trabalho apresenta os resultados de um estudo investigativo da aplicação de Redes Neurais Artificiais do tipo Perceptron Multicamadas com treinamento baseado na Teoria da Informação para o problema de Previsão de Carga a curto prazo. A aprendizagem baseada na Teoria da Informação se concentra na utilização da quantidade de informação (Entropia) para treinamento de uma rede neural artificial. Dois modelos previsores são apresentados sendo que os mesmos foram desenvolvidos a partir de dados reais fornecidos por uma concessionária de energia. Para comparação e verificação da eficiência dos modelos propostos um terceiro modelo foi também desenvolvido utilizando uma rede neural com treinamento baseado no critério clássico do erro médio quadrático. Os resultados alcançados mostraram a eficiência dos sistemas propostos, que obtiveram melhores resultados de previsão quando comparados ao sistema de previsão baseado na rede treinada pelo critério do MSE e aos sistemas previsores já apresentados na literatura.

A conversão de registros de representações semióticas no estudo de sistemas de equações algébricas lineares

Este trabalho consiste na proposta de uma sequencia didática para o ensino de Sistemas de Equações Algébricas Lineares na qual estabelecemos uma conexão entre o Método da Substituição e o buscando a conversão de registros de representação. O objetivo da proposta foi verificar se os alunos conseguem realizar a conexão entre os dois métodos desenvolvendo a conversão do método da substituição no Método do escalonamento caracterizando assim, o aprendizado do objeto matemático estudado, segundo a teoria de registros de representação semiótica de Raimund Duval. A pesquisa foi realizada com alunos do ensino médio em uma escola da rede pública estadual da cidade de Belém e os resultados apontaram para o estabelecimento de uma conexão entre os dois métodos empregados no processo de resolução de sistemas.

Sistemas agroindustriais integrados: uma análise por meio da entropia de informação

Utilizando a teoria matemática da informação, este artigo analisa quatro sistemas agroindustriais de produção de bioenergia: a indústria de álcool de cana-de-açúcar do Brasil, a indústria de álcool de milho e a indústria de biodiesel dos Estados Unidos, além da indústria de farinha de mandioca da Amazônia. Com base em um importante conjunto de informações empíricas, são feitas avaliações de eficiência energética para diferentes níveis de organização dos sistemas.

Projeto e avaliação experimental de uma estratégia baseada em análise intervalar aplicada ao projeto de estabilizador de sistemas de potência robusto implementado em um sistema de geração de 10KVA

Neste trabalho, são apresentados a metodologia de projeto e resultados de testes experimentais de um estabilizador de sistema de potência (ESP), implementado em um sistema de geração em escala reduzida de 10 kVA, localizado no Laboratório de Controle e Sistema de Potência (LACSPOT) da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto do ESP é baseado em uma estratégia de controle robusto com ênfase em incertezas paramétricas estruturadas, as quais são tratadas com ferramentas da teoria de análise intervalar. Estas incertezas são decorrentes de mudanças do ponto de operação do sistema, que provocam variações nos parâmetros de um modelo matemático linearizado referente ao comportamento dinâmico do sistema elétrico de potência no referido ponto de operação. Para o projeto do ESP robusto intervalar, são realizados uma serie de ensaios experimentais com o propósito de estimar os parâmetros de modelos linearizados da planta, representando satisfatoriamente a dinâmica dos modos poucos amortecidos do sistema de geração interligado. O método de identificação é baseado em técnica de identificação paramétrica, baseado em mínimos quadrados. A partir de um conjunto de dados de entrada e saída, para cada ponto de operação, um modelo linear, do tipo auto-regressivo com entrada exógenos (ARX), estimado para fim de uso do projeto do ESP. Por fim, uma série de testes experimentais é realizada no sistema de geração interligado a rede elétrica local, com o propósito de verificar a efetividade da técnica de controle robusto intervalar proposta para a sintonia do ESP. A partir da análise da função custo do sinal de erro de desvio de potência elétrica na saída do gerador síncrono e a função custo do sinal de controle do ESP comprova-se experimentalmente o bom desempenho obtido pela técnica de controle proposta em comparação com uma técnica de controle clássica.

Teoria hilemórfica da política: uma interpretação do método do pensamento político de Hannah Arendt

O método do pensamento político de Hannah Arendt é deveras heterodoxo e poliformal. Qualquer tentativa de interpretá-lo defronta-se com grandes dificuldades, ainda mais se levarmos em consideração que Arendt deixou poucas informações que pudessem esclarecê-lo. Entretanto, talvez seja possível contornar essas dificuldades hermenêuticas, na medida em que selecionamos as perspectivas do método arendtiano a serem desenvolvidas, afastando e silenciando outras – o que já faz parte do “jogo das aparências”. Trata-se, portanto, de uma espécie de quebra-cabeças que pode ser montado de diferentes maneiras, sem que se esgotem suas possibilidades. Mesmo porque, além de questionar a estrutura sistemática do pensamento filosófico tradicional, Arendt não pretendia dar uma forma definitiva ao seu pensamento, deixando sempre margem de manobra para futuras alterações. Nesse sentido, a proposta desse trabalho é interpretar o método, ou os métodos, do pensamento político de Hannah Arendt a partir de uma abordagem hilemórfica. Para tanto, desenvolveremos quatro capítulos, nos quais serão abordadas diferentes perspectivas do método arendtiano, mas sempre voltadas ao espectro da matéria e da forma que ela projetou em seus procedimentos. O primeiro capítulo tratará da genealogia dos modos do pensar totalitário, como a forma de engajamento e combate de Arendt contra os sistemas totalitários. O segundo capítulo abordará os aspectos propositivos do pensamento arendtiano, fixando-se nos conceitos nucleares que compõem sua teoria política. O terceiro capítulo investigará o papel da Vontade enquanto animadora da ação política, mostrando como Arendt realizou a passagem da filosofia da vontade para a liberdade da ação política. O quarto capítulo tratará das conexões hilemórficas presentes na relação entre as faculdades de pensar e julgar. Por fim, quem sabe os procedimentos metodológicos de Arendt não possam ser vistos como o início de uma filosofia da liberdade?

Transporte eletrônico e quiralidade molecular: um estudo de dispositivos orgânicos em sistemas de dois terminais

No presente trabalho, investigamos o transporte eletrônico molecular em dois compostos orgânicos, o Ponceau SS (PSS) e o Oligo-(para)fenileno-vinileno (PPV) através de cálculos ab initio e função de Green de não equilíbrio (FGNE). Estes métodos demonstraram equivalência para a descrição destes dispositivos moleculares. Fizemos cálculos quânticos para o Hamiltoniano derivado de Hartree-Fock (HF) e obtivemos as propriedades de corrente-voltagem (I-V) para as duas estruturas moleculares. Com o método FGNE conseguimos modelar o transporte através de um sistema de multiníveis eletrônicos obtendo a corrente descrevendo as regiões de ressonância e a assimetria do sistema. Como resposta o PSS demonstrou assimetria para polarizações direta e reversa e a ressonância é alcançada mostrando que o dispositivo opere como um transistor molecular bi-direcional. Para o PPV investigamos também as propriedades geométricas através da conexão entre transporte eletrônico e o grau de quiralidade molecular que foi calculado usando o índice quiral que depende apenas das posições atômicas. Obtivemos que moléculas quirais e propriedades estruturais podem induzir uma assimetria no transporte eletrônico, resultando num processo de retificação. Também obtivemos que a resposta elétrica (I-V) e momento de dipolo elétrico são proporcionais ao grau de quiralidade molecular. Estes resultados sugerem que o transporte eletrônico neste sistema pode ser explorado na avaliação do seu grau de quiralidade.

Efeitos da punição sobre respostas mantidas em diferentes sistemas econômicos (aberto e fechado) em Rattus norvegicus

Os sistemas econômicos comportamentais são definidos como diferentes relações existentes entre o consumo e a forma como o organismo o obtém. Existem tipicamente dois tipos de sistemas econômicos: a economia fechada, na qual a porção alimentar diária do sujeito só pode ser adquirida dentro da sessão experimental; e a economia aberta, na qual, além desta, o sujeito recebe uma complementação alimentar após a sessão. Este estudo teve como objetivo averiguar os efeitos da punição positiva sobre respostas mantidas em diferentes sistemas econômicos. Foram realizados dois experimentos. No Experimento 1 dois Rattus norvegicus, machos, privados de água por 24 horas, divididos entre as duas economias: A1 (aberta) e F1 (fechada). O estímulo aversivo foi um Jato de ar-quente (JAQ) por 5 segundos e contingente a cada resposta de pressão à barra (RPB). Cada sujeito passou pelas seguintes fases: Nível Operante, Modelagem da RPB, Fortalecimento em CRF, Punição e Recondicionamento. No Experimento 2 foram utilizados quatro Rattus norvegicus, Wistar, machos, privados de água por 24 horas, divididos em duas duplas: FAF (Fechada/Aberta/Fechada) e AFA (Aberta/Fechada/Aberta). O estímulo aversivo foi um choque de 1.3mA, por cinco segundos e contingente a cada RPB. Durante o experimento, ambos passaram pelas seguintes fases: Nível Operante, Modelagem da RPB, Fortalecimento em FR10, Punição (em uma economia), Recondicionamento, Punição (em uma economia diferente da anterior), outro Recondicionamento, por fim, uma sessão de Punição na economia inicial. Os dados dos dois Experimentos demonstraram uma supressão média no responder durante as fases de Punição em comparação com as fases de Fortalecimento/Recondicionamento, em ambas as economias e em todos os sujeitos: 48,7%(F1); 96,6%(A1); 99,9%, 99,9% e 89,8%(FAF1); 93,2%, 99,4% e 84,8% (FAF2); 99,8%, 83,6% e 95% (AFA1); 92,3%, 90,9% e 91,6% (AFA2). Estes resultados demonstram que tanto o choque quanto o JAQ funcionaram como estímulos aversivos, porém a diferença entre as duas economias foi maior nos sujeitos que tiveram suas respostas punidas com o JAQ.