Técnicas de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais: do algoritmo à implementação

O presente trabalho analisa soluções de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais e apresenta a sua aplicação a um caso prático, desde o algoritmo de treino até à implementação física em hardware. O estudo inicial do estado da arte da utilização das Redes Neuronais para o controlo leva à proposta de soluções iterativas para a definição da arquitectura das mesmas e para o estudo das técnicas de Regularização e Paragem de Treino Antecipada, através dos Algoritmos Genéticos e à proposta de uma forma de validação dos modelos obtidos. Ao longo da tese são utilizadas quatro malhas para o controlo baseado em modelos, uma das quais uma contribuição original, e é implementado um processo de identificação on-line, tendo por base o algoritmo de treino Levenberg-Marquardt e a técnica de Paragem de Treino Antecipada que permite o controlo de um sistema, sem necessidade de recorrer ao conhecimento prévio das suas características. O trabalho é finalizado com um estudo do hardware comercial disponível para a implementação de Redes Neuronais e com o desenvolvimento de uma solução de hardware utilizando uma FPGA. De referir que o trabalho prático de teste das soluções apresentadas é realizado com dados reais provenientes de um forno eléctrico de escala reduzida.

Controlo automático de um interferómetro para monitorização e caracterização de sensores interferométricos

A indústria de sensores de fibra óptica está a tornar-se cada vez mais importante e emprega diferentes técnicas que permitem monitorizar uma grande variedade de parâmetros. Uma das técnicas que apresenta grandes potencialidades, devido ao seu elevado desempenho, é a técnica interferométrica, que fornece, simultaneamente, uma grande sensibilidade e uma larga gama dinâmica. Além destas vantagens, juntam-se as vantagens comuns associadas a todos os sensores de fibra óptica, tais como passividade eléctrica, fiabilidade e possibilidade de multiplexagem, que também se aplicam aos sensores interferométricos. Outra técnica muito utilizada no ramo dos sensores de fibra óptica, em configurações interferométricas com intuito de interrogação, é a técnica de interferometria de luz branca. Esta técnica permite precisão de medição, insensibilidade a flutuações da potência óptica ao longo do sistema de interrogação, assim como uma resolução elevada. Com o intuito de tornar os sistemas de instrumentação / interrogação mais compactos e flexíveis foi desenvolvida uma plataforma de instrumentação virtual, que consiste em aplicações de software que implementam as funções dos instrumentos físicos em ambiente computacional. Esta área permite obter sistemas de instrumentação / interrogação menos complexos, de maior portabilidade e com um custo mais reduzido. Esta dissertação tem como objectivo o desenvolvimento de um sistema de interrogação de sensores de fibra óptica interferométricos controlado automaticamente através de instrumentação virtual, sendo necessário numa fase inicial um estudo aprofundado dos sensores de fibra óptica, das diferentes técnicas de interrogação e da área de instrumentação virtual. O capítulo 1 é o capítulo de introdução, onde são apresentados de forma genérica os diferentes conceitos inerentes ao trabalho, nomeadamente sensores de fibra óptica e os conceitos de interrogação de sensores interferométricos e conceitos de instrumentação virtual. Os sensores interferométricos são abordados com mais detalhe no capítulo 2. Neste capítulo são abordados os conceitos teóricos de interferometria, assim como os diferentes esquemas interferométricos geralmente utilizados em sensores de fibra óptica.No capítulo 3 são apresentados os diferentes esquemas de detecção de sinal utilizados para interrogar sensores interferométricos de fibra óptica. É apresentada a técnica de interferometria de luz branca e os esquemas de detecção de sinal homódina e heteródina. O conceito de instrumentação, com ênfase nos sistemas de instrumentação virtual é apresentado no capítulo 4. É abordado o tema de sistemas de instrumentação tradicionais e de instrumentação virtual, dando ênfase às vantagens destes últimos. É também apresentado o ambiente de programação LabVIEW e o amplificador lock-in virtual, utilizado no desenvolvimento do projecto. No capítulo 5 é apresentado o desenvolvimento do sistema de interrogação de sensores interferométricos proposto inicialmente. Todo o desenvolvimento, desde implementação do interferómetro receptor, passando pelo sistema de controlo baseado em instrumentação virtual, até à caracterização do sistema está documentado neste capítulo. A monitorização e caracterização de sensores interferométricos com o sistema apresentado no capítulo 5 estão documentadas no capítulo 6. No capítulo 7 são apresentadas as conclusões relativas ao trabalho desenvolvido, assim como as perspectivas futuras de evolução do sistema implementado.

Dispositivos de monitorização e controlo automático de factores climáticos em museus

As redes de comunicação sem fios são uma área de grande desenvolvimento. As tecnologias progridem e criam-se novas oportunidades de implementação de novos dispositivos nesta área. Neste tipo de redes, encontram-se as redes de sensores sem fios (WSN- Wireless Sensor Networks), que são constituídas por vários dispositivos (Nós Sensores) que colaboram entre si, para recolher e encaminhar informação sobre um determinado fenómeno físico até uma estação base. A um outro nível, a preservação das obras de arte é uma preocupação fundamental de todos os Museus. Existe a necessidade de conservar ao máximo as características genuínas de cada artefacto. Para tal, torna-se essencial uma monitorização e controlo de alguns factores ambientais, que podem danificar ou alterar as características dos materiais. Essa monitorização é realizada nos museus da Madeira, mas de uma forma manual e recorrendo a aparelhos que são dispendiosos e um pouco arcaicos. Assim sendo, tornou-se necessário encontrar uma solução, para a realização dessa tarefa de uma forma automática e contínua. As WSN oferecem uma resposta para estas necessidades, surgindo assim o projecto WISE-MUSE, que visa a monitorização ambiental para a conservação de obras de arte e artigos históricos, através de redes sem fios.Portanto, este projecto de Mestrado em Telecomunicações e Redes tem como área de acção a camada física da arquitectura do sistema WISE-MUSE. Neste sentido, desenvolveu-se um conjunto de dispositivos electrónicos, para monitorização e controlo de factores climáticos no Museu de arte contemporânea do Funchal. A ligação entre dispositivos e transmissão dos dados recolhidos foi assegurada através da implementação de uma rede sem fios. Ao nível dos nós sensores construídos, os desenvolvimentos mais importantes tiveram como meta a minimização de custos, consumo energético e dimensões dos mesmos. Além dos sensores, foram desenvolvidos outros componentes da rede, nomeadamente dispositivos routers e um dispositivo que permite o controlo automático da humidade.

Gestão de projectos: modelo para gestão e controlo de custos de obras de construção civil

Hoje em dia onde o mercado da construção civil é cada vez mais competitivo e as empresas de construção civil tendem em apresentar orçamentos com os custos cada vez mais inferiores, diminuindo as margens de lucro por forma a garantir trabalho para alimentar a sua massa. Deste modo, é fulcral apostar em ferramentas ou em métodos que apoiem a equipa de direcção de obra de forma a garantir as margens previstas antes do início dos trabalhos. É neste contexto que este trabalho foi desenvolvido, garantindo uma aplicação informática numa folha de cálculo MS Excel e com recurso ao programa de planeamento MS Project, que aplica um método de controlo de custos de uma forma simples e funcional sem grandes encargos de aquisição de softwares ou de formação específica.

Simulação de um sistema aerogerador com controlo óptimo predictivo

Nesta dissertação de mestrado propõe-se simular um sistema para melhorar a qualidade da energia eléctrica produzida por um parque eólico, utilizando conversores multinível NPC costas com costas e controlo óptimo predictivo. Neste trabalho é feito o controlo da potência activa e reactiva que é fornecida à rede de energia eléctrica, a partir de um gerador eólico e é optimizada a forma de onda alternada e sinusoidal de tensão trifásica sem neutro, minimizando o tremor das correntes e a distorção harmónica total, contribuindo para melhorar a qualidade de energia da rede ou de sistemas de alimentação para aplicações críticas como são os sistemas de telecomunicações. Recorre-se ao Matlab/Simulink para simular e comparar os resultados obtidos no sistema de conversão de energia de um parque eólico com o conversor costas com costas com controlo óptimo predictivo com os resultados obtidos com o conversor costas com costas PWM, disponível na biblioteca do software de simulação.

Sincronização de múltiplas câmaras e controlo de iluminação sobre uma plataforma FPGA

O objetivo deste projeto foi o de realizar a sincronização de pelo menos quatro câmaras individuais, ajustando dinamicamente o frame rate de operação de cada câmara, tendo por base a família de sensores de imagem CMOS NanEye da empresa Awaiba, numa plataforma FPGA com interface USB3. Durante o projeto analisou-se, com a assistência de um supervisor da Awaiba, o sistema core de captura de imagem existente, baseado em VHDL. Foi estudado e compreendido o princípio do ajuste dinâmico do frame rate das câmaras. Tendo sido então desenvolvido o módulo de controlo da câmara, em VHDL, e um algoritmo de ajuste dinâmico do frame rate, sendo este implementado junto com a plataforma de processamento e interface da FPGA. Foi criado um módulo para efetuar a monitorização da frequência de operação de cada câmara, medindo o período de cada linha numa frame, tendo por base um sinal de relógio de valor conhecido. A frequência é ajustada variando o nível de tensão aplicado ao sensor com base no erro entre o período da linha medido e o período pretendido. Para garantir o funcionamento conjunto de múltiplas câmaras em modo síncrono foi implementada uma interface Master-Slave entre estas. Paralelamente ao módulo anteriormente descrito, implementou-se um sistema de controlo automático de iluminação com base na análise de regiões de interesse em cada frame captada por uma câmara NanEye. A intensidade de corrente aplicada às fontes de iluminação acopladas à câmara é controlada dinamicamente com base no nível de saturação dos pixéis analisados em cada frame. Foram desenvolvidas e implementadas variantes do algoritmo de controlo e o seu desempenho foi avaliado em laboratório. Os resultados obtidos na prática evidenciam que a solução implementada cumpre os requisitos de controlo e ajuste da frequência de operação de múltiplas câmaras. Mostrou ser um método de controlo capaz de manter um erro de sincronização médio de 3,77 μs mesmo na presença de variações de temperatura de aproximadamente 50 °C. Foi também demonstrado que o sistema de controlo de iluminação é capaz de proporcionar uma experiência de visualização adequada, alcançando erros menores que 3% e uma velocidade de ajuste máxima inferior a 1 s.

Proteínas ligantes do insulin-like growth factor (IGFBPs) e dominância folicular em vacas Bos taurus indicus puras e cruzadas

O objetivo deste estudo foi identificar um marcador bioquímico de folículos bovinos com diâmetro maior do que 10 mm, o qual poderia ser utilizado para identificar folículos dominantes nesta espécie. Líquido folicular era aspirado de folículos com diâmetros menores do que 5 mm, entre 5 e 10 mm e maiores do que 10 mm, provenientes de ovários de 37 fêmeas bovinas abatidas. Após aspiração, o líquido folicular (LF) era acondicionado em ependorfs etiquetados e congelados. Os padrões eletroforéticos em SDS-PAGE das proteínas do LF foram determinados e verificou-se que os folículos com diâmetro maior do que 10 mm apresentaram um polipeptídeo com PM entre 39 e 43 KDa identificado como a proteína ligante de IGF-3 (IGFBP-3), o qual não foi observado em folículos com diâmetro menor do que 5 mm e entre 5 e 10 mm. Este estudo sugere que este polipeptídeo possa ser utilizado como marcador bioquímico de folículos maiores do que 10 mm.

Influência do folículo dominante sobre a dinâmica folicular ovariana em vacas Nelore tratadas com FSH

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Desenvolvimento folicular de embriões de frangos de corte de diferentes genótipos expostos ao estresse térmico crônico

O objetivo do trabalho foi avaliar as alterações tegumentares (morfogênese da pena), em embriões de frangos de corte de linhagens de diferentes padrões de crescimento, obtidos de ovos incubados sob diferentes temperaturas. Os ovos foram obtidos de matrizes das linhagens Cobb 500 e ISA JA57, distribuídos proporcionalmente em três incubadoras. do primeiro (D1) ao sexto dia (D6) de incubação, utilizou-se uma temperatura padrão (37,8°C). A partir do sétimo dia (D7) e até o momento do nascimento aos 21 dias (D21), uma das incubadoras teve a temperatura reduzida para 36,8°C (fria) e uma outra alterada para 38,8°C (quente). A terceira incubadora foi mantida a 37,8°C (controle). O delineamento adotado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 x 2 (temperatura de incubação e linhagem). A temperatura de incubação e a linhagem não alteraram a densidade dos folículos da pena (número médio de folículos por área de 337,5µm²) nas regiões femural e dorsopélvica dos embriões até os 11 dias (D11). Entretanto, observou-se aumento na densidade folicular na região dorsal dos embriões aos 16 dias (D16) devido ao aumento da temperatura, permanecendo até o momento do nascimento. É possível oncluirque embriões incubados em temperatura acima da recomendada (38,8°C) apresentam uma maior densidade de folículos na região dorsopélvica. Apesar disso, a morfogênese dos folículos permaneceu inalterada.

Displasia folicular em cão

A displasia folicular canina é uma dermatopatia incomum caracterizada clinicamente por alopecia e alterações na qualidade da pelagem. Relata-se o caso de um cão, sem raça definida, 7 meses de idade, macho, levado à consulta por apresentar alopecia progressiva disseminada. O diagnóstico anátomo-clínico da displasia folicular canina do caso ora descrito foi estabelecido pelos dados colhidos na resenha e anamnese, achados do exame dermatológico e osteomuscular e confirmado pelas alterações histológicas dos fragmentos de pele biopsiados. Este artigo visa relatar um caso de displasia folicular canina e comparar com outros casos descritos na literatura, pois são esparsos as descrições na literatura brasileira.

Dinâmica folicular e momento da ovulação em vacas não lactantes das raças Gir e Nelore durante duas estações do ano

Estudou-se o efeito da estação do ano na dinâmica folicular e no momento de ovulação utilizando-se 25 vacas não lactantes da raça Gir (10 no inverno e 15 no verão) e 15 vacas não lactantes da raça Nelore (sete no inverno e oito no verão), todas com ciclo estral normal. Após a detecção do estro, as vacas foram submetidas a exames ultra-sonográficos a cada seis horas com a finalidade de monitorar o momento de ovulação e, posteriormente, uma vez ao dia durante todo o ciclo estral, sendo monitorado um ciclo estral por animal e por estação do ano. As características foliculares não foram afetadas pela estação do ano e não diferiram entre as raças. Houve maior percentagem de ciclos com três (68,0 e 66,7%) e duas ondas foliculares (24,0 e 26,7%) nas raças Gir e Nelore, respectivamente. Os intervalos entre estros e entre ovulações foram menores para ciclos com duas ondas foliculares. A manifestação do estro ocorreu mais nas primeiras horas da manhã (57,3%) e no final da tarde e início da noite (28,0%). O momento de ovulação ocorreu 23,1±5,6 horas após a detecção do estro nas duas raças.

Efeitos da progesterona exógena sobre o desenvolvimento folicular em ovelhas

Avaliaram-se os efeitos da progesterona (P4) sobre o crescimento folicular e na endocrinologia reprodutiva em ovelhas Bergamácia. Quatorze ovelhas sincronizadas com prostaglandinas (PGF2alfa ) foram distribuídas em dois grupos (n=7/grupo): grupo-controle e grupo tratado com progesterona (CIDR) depois da ovulação (dia zero). Desde o dia anterior à aplicação de PG até o dia 10, realizaram-se monitoramentos ultra-sonográficos para estabelecer o crescimento folicular. Amostras de sangue foram colhidas para a determinação de P4 desde o dia anterior à aplicação de PG até o dia 10 depois da ovulação. Para o perfil dos pulsos de hormônio luteinizante (LH), as colheitas de sangue ocorreram em intervalos de 30 minutos por um período de oito horas, nos dias um e seis. As taxas de crescimento diferiram (P<0,001) entre os grupos, 0,91±0,15 e 0,70±0,16mm/dia para os grupos controle e tratado, respectivamente. Os dias do platô dos animais controle e tratados foram de 1,9±0,72 e 2,9±0,45 (P<0,05), respectivamente. As concentrações médias de progesterona (P<0,001) foram diferentes entre os tratamentos. A freqüência dos pulsos diferiu no primeiro dia do ciclo (P<0,01), com valores de 2,55±0,09 pulsos/8 horas no grupo-controle e de 1,49±0,11 pulsos/8 horas no grupo tratado. No sexto dia, o grupo-controle 2,20±0,09 pulsos/8 horas apresentou maior número de pulsos (P<0,05) que o grupo tratado, 1,22±0,11 pulsos/8 horas. Os efeitos inibitórios da progesterona exógena no diâmetro do folículo dominante foram mediados pela redução na freqüência dos pulsos de LH.

Caracterização estrutural do fator de crescimento de fibroblasto-10 (FGF-10) e seu papel na fisiologia folicular ovariana

Background: Interest in folliculogenesis has grown extensively in recent years. Nevertheless, several aspects of follicular activity are still poorly understood. Thus, in vitro culture of ovarian follicles using new substances has been established as a very viable model, enhancing the prospects for a better understanding of follicular activity. Among the family members of the fibroblast growth factor (FGFs), FGF-10 has received recent attention for its ability to regulate the development of ovarian follicles and oocyte maturation. Given the relevance of FGF-10 in the folliculogenesis process, this review aimed to describe the structural features, expression and the main biological effects of FGF-10 on the development of ovarian follicles in mammals.Review: Along this work, it was shown aspects related to structural characterization of FGF-10 and its receptors, as well as FGF-10 expression in different cell types, emphasizing its importance to follicular development. FGF-10 is a paracrine member of the family of FGFs, and is characterized by promoting biological responses via cell surface receptors (FGFRs) of tyrosine kinase-type. of these receptors, FGFR-1, FGFR-2 and FGFR-3 may undergo alternative transcriptional arrangements, enabling the formation of two isoforms (b and c) that have varying degrees of affinity for the various FGFs. Thus, seven FGFR proteins (FGFRs 1b, 1c, 2b, 2c, 3b, 3c and 4) with different binding specificities are generated from the four FGFR genes. The FGFRs transmit intracellular signals after binding with the ligand through the phosphorylation of tyrosine, which activates various transduction patterns in the cytoplasm. The signal transduction of FGF-10 may occur through three main pathways: protein of rat sarcoma (Ras)/MAPK, PLC gamma/Ca(2+) and phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/protein kinase B (Akt), which are involved in the transmission of biological signals, leading to cellular proliferation and differentiation. FGF-10 mRNA expression was detected in the ovarian stroma, oocyte and theca cells of preantral and antral follicles. on the other hand, the expression of mRNA for FGF-10 receptors was found in, granulosa cells, theca cells, cumulus cells and oocytes. Although FGFs are widely distributed in different tissues and cell types, the importance and function of FGFs in the ovary are still poorly documented. FGF-10 has been shown to be an important mediator of mesenchymal and epithelial cell interactions during follicle development, promoting follicular survival, activation and growth. Besides the action on folliculogenesis, FGF-10 was recently identified as a growth factor able to improve oocyte competence. However, in antral follicles, the presence of FGF-10 is associated with increased follicular atresia, which matches its anti-estrogenic action.Discussion: From this review, we can conclude that FGF-10 is an important regulator of female reproduction. This growth factor acts in follicle survival, oocyte maturation, expansion of cumulus cells and proliferation of granulosa/theca cellsthrough direct and/or indirect actions in the control of folliculogenesis. Furthermore, FGF-10 seemed to have different effects throughout the follicular development. However, it is necessary to perform additional studies that may provide a better understanding about the importance of FGF-10 during folicullogenesis.

Taxa de ovulação e concentração plasmática de progesterona em fêmeas bovinas imunizadas com líquido folicular suíno

O presente estudo objetivou avaliar os efeitos da imunização ativa contra proteínas do líquido folicular suíno sobre a taxa de ovulação, duração do ciclo estral e concentração plasmática de progesterona em vacas e novilhas da raça Limousin. Realizaram-se duas imunizações com 15 dias de intervalo, aplicando-se um imunógeno composto do conteúdo protéico de 25ml de fluido folicular suíno adicionados de 1ml de gel de hidróxido de alumínio, via subcutânea. O número de ovulações foi mensurado por palpação retal e ultra-sonografia sete a nove dias após cada período de estro. Após a última imunização, os animais apresentaram maior incidência de ovulações duplas (41,7%). As médias de ovulações pré e pós-imunização foram 1,00+0,00 e 1,40+0,31 ovulações/ciclo, respectivamente (P<0,01;chi2). A imunização foi efetiva em aumentar o número de ovulações. Não foram observadas diferenças na duração do ciclo estral e na concentração de progesterona nos diferentes dias do ciclo. A manipulação das ações fisiológicas da inibina pode ser utilizada como alternativa para indução de ovulações múltiplas em bovinos.

Concentrações hormonais e desenvolvimento folicular de vacas leiteiras em hipertermia sazonal e aguda

Avaliaram-se as concentrações hormonais e os parâmetros de desenvolvimento folicular de vacas leiteiras expostas ao calor sazonal e agudo. Dividiram-se os animais em quatro grupos: verão (n=5), outono (n=5), inverno com hipertermia aguda (grupo câmara climática, (CC), n=5) e inverno (n=9). Os animais foram abatidos no sétimo dia após a ovulação, e os parâmetros de desenvolvimento folicular avaliados. O líquido folicular do maior folículo foi aspirado e armazenado para posterior análise de hormônios esteróides e inibina. O número de células da granulosa vivas no verão e no outono foi 40 e 45% respectivamente, menor que no inverno (P<0,05). A concentração de estradiol (E2) no inverno foi 62% maior que no outono (P<0,05) e 34% superior ao grupo verão (P<0,06). Houve um aumento na quantidade de androstenediona no verão em relação aos grupos inverno (P<0,08) e outono (P<0,05). A concentração de inibina foi maior no inverno do que no verão e CC (P<0,05). A exposição ao calor sazonal e agudo modificou os parâmetros de desenvolvimento do folículo e as concentrações hormonais no líquido folicular, podendo explicar em parte a queda nas taxas de concepção no verão.