Projecto de Controladores usando Redes Neuronais

Neste documento descreve-se o projeto desenvolvido na unidade curricular de Tese e Dissertação durante o 2º ano do Mestrado de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores no ramo de Automação e Sistemas, no Departamento de Engenharia Eletrotécnica (DEE) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). O projeto escolhido teve como base o uso da tecnologia das redes neuronais para implementação em sistemas de controlo. Foi necessário primeiro realizar um estudo desta tecnologia, perceber como esta surgiu e como é estruturada. Por último, abordar alguns casos de estudo onde as redes neuronais foram aplicadas com sucesso. Relativamente à implementação, foram consideradas diferentes estruturas de controlo, e entre estas escolhidas a do sistema de controlo estabilizador e sistema de referência adaptativo. No entanto, como o objetivo deste trabalho é o estudo de desempenho quando aplicadas as redes neuronais, não se utilizam apenas estas como controlador. A análise exposta neste trabalho trata de perceber em que medida é que a introdução das redes neuronais melhora o controlo de um processo. Assim sendo, os sistemas de controlo utilizados devem conter pelo menos uma rede neuronal e um controlador PID. Os testes de desempenho são aplicados no controlo de um motor DC, sendo realizados através do recurso ao software MATLAB. As simulações efetuadas têm diferentes configurações de modo a tirar conclusões o mais gerais possível. Assim, os sistemas de controlo são simulados para dois tipos de entrada diferentes, e com ou sem a adição de ruído no sensor. Por fim, é efetuada uma análise das respostas de cada sistema implementado e calculados os índices de desempenho das mesmas.

Desenvolvimento e Controlo de um Veículo Autónomo Aéreo Quadrotor

A crescente necessidade de meios de inspecção e recolha de informação de infraestruturas e do meio ambiente natural, origina o recurso a meios tecnológicos cada vez mais evoluídos. Neste contexto, os robôs móveis autónomos aéreos surgem como uma ferramenta importante. Em particular, os veículos aéreos de asa móvel, pela sua manobrabilidade e controlo podem-se utilizar eficazmente em meios complexos como cenários interiores onde o ambiente é parcialmente controlado. A sua utilização em coordenação com outros veículos robóticos móveis e em particular com a crescente autonomia de decisão, permitem uma eficiência elevada, por exemplo, em tarefas de recolha automática de informação, vigilância, apoio a comunicações, etc. A inexistência de um veículo autónomo de asa móvel no cenário multi-robótico desenvolvido pelo Laboratório de Sistemas Autónomos do Instituto Superior de Engenharia do Porto, aliada às suas aplicações referidas, criou a necessidade do desenvolvimento de um veículo desta gama. Identificou-se, pois, o desenvolvimento de um veículo autónomo aéreo do tipo quadrotor com capacidade de vôo base estabilizado como o problema a resolver. Foi efectuado um levantamento de requisitos do sistema, a caracterização de um veículo autónomo aéreo Vertical Take-off and Landing - VTOL, e efectuado um trabalho de pesquisa a fim de possibilitar o conhecimento das técnicas e tecnologias envolvidas. Tendo em vista o objectivo de controlo e estabilização do veículo, foi efectuada a modelização do sistema que serviu não só para a melhor compreensão da sua dinâmica mas também para o desenvolvimento de um simulador que possibilitou a validação de estratégias de controlo e avaliação de comportamentos do veículo para diferentes cenários. A inexistência de controladores de motores brushless adequada (frequência de controlo), originou o desenvolvimento de um controlador dedicado para motores brushless, motores esses utilizados para a propulsão do veículo. Este controlador permite uma taxa de controlo a uma frequência de 20KHz, possui múltiplas interfaces de comunicação (CAN, RS232, Ethernet, SPI e JTAG), é de reduzido peso e dimensões e modular, visto ter sido implementado em dois módulos, i.e., permite a sua utilização com diferentes interfaces de potência. Projectou-se um veículo autónomo aéreo em termos físicos com a definição da sua arquitectura de hardware e software bem como o sistema de controlo de vôo. O sistema de estabilização de vôo compreende o processamento de informação fornecida por um sistema de navegação inercial, um sonar e o envio de referências de velocidade para cada um dos nós de controlo ligados a um barramento CAN instalado no veículo. A implementação do veículo foi alcançada nas suas vertentes mecânica, de hardware e software. O UAV foi equipado com um sistema computacional dotando-o de capacidades para o desempenho de tarefas previamente analisadas. No presente trabalho, são também tiradas algumas conclusões sobre o desenvolvimento do sistema e sua implementação bem como perspectivada a sua evolução futura no contexto de missões coordenadas de múltiplos veículos robóticos.

Avaliação do poder seletivo do meio de Rappaport para diversas espécies de enterobactérias

Foi feita uma avaliação dos mecanismos de seletividade e inibição do meio de Rappaport em relação a espécies representativas de enterobactérias. O meio hipertônico original, com 3,6% de cloreto de magnésio demonstrou-se inibidor para Salmonella typhimurium, a qual foi ainda inibida à concentração de 3,1%. Não se verificou crescimento de tôdas as espécies de Shigella, a partir da concentração de 1,8%, Escherichia coli a partir de 2,2%, Enterobacter a partir de 3,1% e Proteus mirabilis só com 3,6%. O verde malaquita na concentração original de 0,012% demonstra capacidade de inibição do crescimento de todas as espécies testadas, com a exceção de Enterobacter e S. typhimurium. A substituição do fosfato diácido de potássio pelo correspondente sal de sódio, atenua o poder inibidor do meio para tôdas as espécies bacterianas estudadas. As shigelas revelaram-se as enterobactérias mais sensíveis em relação a êsse meio, sendo igualmente inibidas pelos meios à base do tiosulfado de cálcio ou de magnésio, também inspirados no emprêgo de soluções hipertônicas.

Avaliação sorológica da vacina oral, tipo Sabin, contra a poliomielite em região semi-rural: I. Formação de anticorpos em vacinados

Os autores descrevem, os resultados obtidos em um programa de avaliação sorológica da vacina oral, tipo Sabin, contra a poliomielite, em uma comunidade semi-rural, próxima a cidade do Rio de Janeiro. Em condições controladas 114 crianças, com idades entre 3 meses a 3 anos (Tabela 1) foram vacinadas, com vacinas trivalentes (500.000, 200.000, e 300.000 TCD50 por dose, dos tipos 1, 2 e 3 respectivamente), usando-se três doses, com intervalos de 8 semanas entre as doses. Amostras de sangue foram coletadas por punção venosa ou discos de papel de filtro, juntamente com a 1.ª e a 3.ª dose de vacina e 9 semanas após esta última dose de vacina. As taxas de conversão alcançaram (diluição de sôro 1/8) 82,7%, 98,5% e 75,4% para os tipos 1, 2 e 3 respectivamente, após três doses de vacina (Tabela 2). A distribuição de idade de indivíduos sem anticorpos após a vacinação (Tabela 3) mostra o grupo etário de 1 a 2 anos como o que apresenta a mais baixa taxa de conversão. Os autores acentuam que as condições de vida da população estudada correspondem àquelas de grandes partes da população brasileira, nas áreas rurais do país; e uma avaliação semelhante da vacina em áreas urbanas, seria desejável. Os autores sugerem ainda o aumento da quantidade de vírus do tipo 1 na vacina como medida provàvelmente eficaz na melhora das taxas de conversão em populações como a estudada. Estudos quantitativos sôbre anticorpos para Enterovírus, presentes na população estudada, estão sendo realizados e serão pròximamente apresentados.

Imunização de camundongos com «vacina» viva avirulenta de Trypanosoma cruzi: II Ensaio da avaliação do tempo de eficiência da vacina

Camundongos "vacinados" com vacina viva avirulenta de T. cruzi se mostraram protegidos contra infecção virulenta, até 20 semanas após a imunização. Essa proteção foi inferior à observada avós 4 semanas de imunização e menor ainda do que a apresentada por animais infectados 4 semanas após a "vacinação" e reinfeetados 15 semanas depois. Neste último caso, a primeira infecção parece ter atuado como uma dose de reforço. O Autor assinala a dificuldade em determinar o tempo de validade da vacina, em virtude da resistência natural apresentada com a idade, mesmo pelos animais mais sensíveis.

Avaliação sorológica da vacina oral, tipo Sabin, contra a poliomielite em região semi - rural: II - Aspectos quantitativos dos anticorpos formados e anticorpos para outros enterovirus

Os autores apresentam dados quantitativos sôbre os anticorpos presentes em vacinados com vacina oral trivalente, contra a poliomielite (Tabela 1). Apos a 3.ª dose de vacina verificou-se um aumento do título geométrico médio da população em relação aos títulos obtidos com duas doses de vacina. Infecções naturais devem ter contribuído para formação de anticorpos para poliomielite na população, ao lado da vacina. Anticorpos para enterovírus não-pólio (Coxsackie B e alguns tipos de vírus ECHO) são apresentados na Tabela II e referem-se a amostras de sôro colhidas quando da 1.ª dose de vacina. Os autores chamam a atenção para a incidência de enterovírus na região, embora poucos sejam os dados ainda disponíveis.

Avaliação terapêutica do hycanthone em pacientes com período de infecção esquistossomótica conhecido

Neste trabalho são estudados 28 pacientes com período de infecção esquistossomótica conhecido, e que foram tratados com hycanthone, (2,5 mg/kg, dose única, i.m.) em diferentes épocas após o contágio. Através do exame coprológico quantitativo (método de Kato), demonstra-se que a cura parasitológica é menor nos pacientes com infecção recente. De fato, de 15 pacientes tratados, 2 a 8 meses após o contágio, apenas 6 (40,0%) curaram-se. Enquanto que nos pacientes com infecção em tôrno de 1 ano, 84,7% deixaram de eliminar ovos pelas fezes. Mesmo assim, nos pacientes com infecção recente, o tratamento produziu uma acentuada redução no número de ovos de S. mansoni.

Avaliação da eventual influência da administração de gamaglobulina sôbre o resultado da reação da inibição da hemoaglutinação para o diagnóstico da rubéola

Avaliaram, os autores a eventual influência da administração de gamaglobulina sôbre o resultado da reação de inibição da hemaglutinação para o diagnóstico da rubéola. Doses úniaas de 20 ml foram injetadas, pela via intramuscular, em 12 mulheres. Determinações realizadas 15 e 30 dias após não revelaram modificações dos teores de anticorpos, em relação aos previamente detectados, representando verificações sem dúvida significativas sob o ponto de vista prático, uma vez que facilitarão a interpretação da prova sorológica sempre que, preventivamente, por diversos motivos, gamaglobulina chegou a ser usada, especialmente para a proteção de pessoas grávidas.

Avaliação da atividade enzimática da creatino-fosfoquinase no soro de pacientes com leptospirose

Os autores estudam o comportamento da atividade sérica da CPK em 22 pacientes com leptospirose. Observam sua elevação na fase aguda da doença, em correspondência com as lesões da musculatura estriada evidenciadas ao estudo histológico realizado em 13 casos. Consideram de valor a normalidade dos níveis séricos em pacientes estudados na fase de convalescença, pela sua correlação comos quadres clínico e histopatolóffico. Concluem pela validade da determinação da atividade sérica da CPK como exame complementar ao diagnóstico da leptospirose, bem como à sua distinção etiopatogênica dentre as icterícias.

Avaliação sorológica de vacinação anti-rubéola em dois educandários no Estado da Guanabara

196 soros de crianças provenientes de dois educandários da Guanabara foram ensaiados quanto à presença de anticorpos para rubéola. através do teste de inibição de hemaglutinação. Apenas 24 crianças sem anticorpos foram encontradas e destas crianças susceptíveis um grupo foi vacinado com amostra Cendehill liofilizada do Lab. R.I.T. (Genval, Bélgica), sendo o outro grupo deixado como controle. Observou-se 100% de formação de anticorpos para rubéola no grupo vacinado. O alto nivel de anticorpos pré-vacinais encontrado sugere alta circulação do vírus cla rubéola em nosso meio.

Bases para a avaliação do tratamento específico da doença de Chagas humana segundo a parasitemia

Os Autores propõem a padronização de métodos para se avaliarem os resultados de ensaios de terapêutica específica da doença de Chagas, a fim de se firmarem critérios seguros de interpretação. Discutem as experiências terapêuticas, com controle estatístico, no ser humano, sobretudo o problema ético, e concluem serem elas indispensáveis para se estabelecer a eficácia do medicamento, definir-lhe o modo de emprego, a posologia e os perigos, mas precisam reger-se por normas bem definidas. Relatam uma metodologia para o ensaio clínico na tripanossomíase americana, partindo do princípio de que só devem ser selecionados pacientes de "alta parasitemia". Submetendo chagásicos crônicos a xenodiagnósticos mensais consecutivos, por períodos até de três anos, verificaram ser variável a positividade: enquanto uns exibem todos os exames positivos (100%), outros mostram graus menores de positividade, havendo até os que nunca apresentam xeno positivo (0%). Explicam o fenômeno admitindo a existência de níveis diferentes de parasitemia e recomendam evitarem-se os pacientes de "baixa parasitemia", pela dificuldade de interpretação, ligada ao fato de eles apresentarem, espontâneamente, sem qualquer tratamento, xenodiagnósticos negativos durante anos. Descrevem os procedimentos correspondentes à fase pré-tratamento, para selecionar os pacientes que apresentem positivos pelo menos 60% de uma série de, no mínimo, seis xenodiagnósticos sêxtuplos quinzenais, cuja padronização é dada. Na fase de tratamento os doentes são internados no Hospital e examinados diariamente, para se verificar a tomada do medicamento e a tolerância, que também se aprecia por exames de laboratório prévios, e coincidentes com a última quinzena. A fase pós-tratamento, em regime ambulatório, é prevista para um ano, submetendo-se o paciente, de 15 em 15 dias, ao xenodiagnóstico e às reações imunológicas. Os Autores dão exemplos de casos retirados de um ensaio, ainda em desenvolvimento, com um nitrofurânico (Bayer 2502), no qual a avaliação da eficácia repousa no xenodiagnóstico e nas reações imunológicas quantitativas, de fixação do complemento (R.F.CJ, de hemoaglutinação (R.H.A.) e de imunofluorescência (T.I.F.). Finalmente, discutem e definem o eventual critério de cura da tripanossomiase americana humana.

Meningite meningocócica: avaliação em período pré-epidêmico e epidêmico no Rio de Janeiro (1973-1975)

São relatadas observações acumuladas nos períodos pré-epidêmico e epidêmico (1973-1975) do atual surto de meningoencefalite meningocócica na área do Grande Rio, e realizados estudos bacteriológicos baseados em 1.000 casos suspeitos de meningoencefalite e submetidos à punção lombar, no Hospital Estadual São Sebastião. É proposto e discutido esquema simples e eficaz para processamento bacteriológico dos LCR suspeitos, a partir da colheita e pronta semeadura do material. É também discutida a real contribuição da bacterioscopia no diagnóstico presuntivo das meningoencefalites, definindo-se as limitações da técnica. Foi obtido elevado grau de isolamento de microorganismos, variando de 3%, para líquores entre zero e 10 células/mm' e 72%, para líquores acima de 1000 células/mm³. No decorrer do estudo, foram isoladas e caracterizadas 356 amostras bacterianas, assim discriminadas: N. meningitidis, 281; Haemophilus sp., 22; Enterobacteriaceae, 15; D. pneumoniae, 26; bastonetes gram negativos oxidattvos, 3; estreptococo beta hemolitico, 1 e enterococo, 1. As amostras de meningococos eram, em 15% dos casos, do grupo sorológico A, em 2% do grupo B e em 14%, do grupo sorológico C. Os testes de sensibilidade, em disco, aos agentes antimicrobianos principalmente utilizados na quimioprofilaxia e tratamento da doença meningocócica revelaram alto grau de sensibilidade das amostras ensaiadas a todos os agentes testados. A resistência à sulfadiazina sódica, em testes realizados segundo as normas preconizadas pela Food and Drug Administration (F.D.A.), revelaram elevado grau de resistência, particularmente dos meningococos do grupo C.

Avaliação sorológica de vacinações preventivas da difteria, do tétano e da coqueluche, efetuadas em crianças prematuras

Vinte crianças prematuras receberam, no primeiro ano de vida. vacinas que habitualmente fazem parte do esquema básico de imunizações ativas. Em amostra de soro obtida quando elas atingiram a idade de 12 meses, foram dosados os teores de antitoxina diftérica, de antitoxina tetânica e de aglutininas anti Bordetella pertussis. Valores plenamente satisfatórios de anticorpos relativos à difteria e ao tétano puderam ser encontrados e, quanto à coqueluche, nunca notaram os Autores ausência de aglutininas, mas conclusão mais decisiva não ocorreu, em virtude da falta de melhor conhecimento da cifra indicativa de proteção. O estudd em questão representa subsídio no sentido de arrefecer o temor e o cepticismo, bastante divulgados, acerca da vacinação de prematuros.

Importância da repetição do xenodiagnóstico para avaliação da parasitemia na fase crônica da doença de Chagas

Selecionamos em Mambaí (GO) 303 chagásicos com sorologia reagenle, para estudo da parasitemia, realizada através de três xenodiagnósticos feitos com Dipetalogaster maximus e Triatoma infestans. Duzentos e dez (69,3%)pessoas apresentaram xenodiagnósticos positivos. O primeiro exame detectou parasitemia em 125 (41,2%) chagásicos, o segundo em outros 59 (19,5%) e o terceiro em mais 26 (8,6%) indivíduos. A positividade em 21 crianças de até nove anos foi 90,5%. Classificamos os chagásicos em três graus de parasitemia conforme a relação de "pools" positivos sobre "pools" examinados. Deste modo, 28 (9,2%) tiveram alta parasitemia, 73 (24,1%) média parasitemia e 202 (66,7%) baixa parasitemia. Nos indivíduos de alta e média parasitemia o Trypanosoma cruzi foi detectado nos dois primeiros xenodiagnósticos, enquanto nos de baixa parasitemia, a positividade de 22,8% no primeiro exame elevou-se para 41,1%e 54% no segundo e terceiro xenodiagnósticos, respectivamente. A repetição do xenodiagnóstico, especialmente nos indivíduos de baixa parasitemia, mostrou uma elevação significativa da positividade.