Operating infrastructure for an FPGA and ARM system

Advances in FPGA technology and higher processing capabilities requirements have pushed to the emerge of All Programmable Systems-on-Chip, which incorporate a hard designed processing system and a programmable logic that enable the development of specialized computer systems for a wide range of practical applications, including data and signal processing, high performance computing, embedded systems, among many others. To give place to an infrastructure that is capable of using the benefits of such a reconfigurable system, the main goal of the thesis is to implement an infrastructure composed of hardware, software and network resources, that incorporates the necessary services for the operation, management and interface of peripherals, that coompose the basic building blocks for the execution of applications. The project will be developed using a chip from the Zynq-7000 All Programmable Systems-on-Chip family.

Sistema de armazenamento de energia com base em baterias e no ondulador de tensão trifásico

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica Ramo de Automação e Eletrotécnica Ramo de Automação e Eletrónica Industrial

Controladores repetitivos aplicados a filtros ativos de potência sob variações de carga e de frequência da rede

This work presents the development and modification of techniques to reduce the effects of load variation and mains frequency deviation in repetitive controllers applied to active power filters. To minimize the effects of aperiodic signals resulting from the connection or disconnection of non-linear loads is developed a technique which recognizes linear and nonlinear loads, and operates to reset the controller only when the error due to the transition of considerable value, and the transition is from non-linear to linear load. An algorithm to adapt the gain of the repetitive controller, based on a sigmoid function adaptation, in order to minimize the effects caused by random noise in the measurement system is also used. This work also analyzes the effects of frequency variation and presents the main methods to cope with this situation. Some solutions are the change in the number of samples per period and the variation of the sampling rate. The first has the advantage of using linear design techniques and results in a time invariant system. The second method changes the sampling frequency and leads to a time variant system that demands a difficult analysis of stability. The proposed algorithms were tested using the methods of truncation of the number of samples and the method of changing the sampling rate of the system to compensate possible frequency variations of the grid. Experimental results are presented to validate the proposal.

Projeto, implementação e análise de um conversor CC-CC de alto ganho e alto rendimento para aplicações fotovoltaicas

In recent years the photovoltaic generation has had greater insertion in the energy mix of the most developed countries, growing at annual rates of over 30%. The pressure for the reduction of pollutant emissions, diversification of the energy mix and the drop in prices are the main factors driving this growth. Grid tied systems plays an important role in alleviating the energy crisis and diversification of energy sources. Among the grid tied systems, building integrated photovoltaic systems suffers from partial shading of the photovoltaic modules and consequently the energy yield is reduced. In such cases, classical forms of modules connection do not produce good results and new techniques have been developed to increase the amount of energy produced by a set of modules. In the parallel connection technique of photovoltaic modules, a high voltage gain DC-DC converter is required, which is relatively complex to build with high efficiency. The current-fed isolated converters explored in this work have some desirable characteristics for this type of application, such as: low input current ripple and input voltage ripple, high voltage gain, galvanic isolation, feature high power capacity and it achieve soft switching in a wide operating range. This study presents contributions to the study of a high gain and high efficiency DC-DC converter for use in a parallel system of photovoltaic generation, being possible the use in a microinverter or with central inverter. The main contributions of this work are: analysis of the active clamping circuit operation proposing that the clamp capacitor connection must be done on the negative node of the power supply to reduce the input current ripple and thus reduce the filter requirements; use of a voltage doubler in the output rectifier to reduce the number of components and to extend the gain of the converter; detailed study of the converter components in order to raise the efficiency; obtaining the AC equivalent model and control system design. As a result, a DC-DC converter with high gain, high efficiency and without electrolytic capacitors in the power stage was developed. In the final part of this work the DC-DC converter operation connected to an inverter is presented. Besides, the DC bus controller is designed and are implemented two maximum power point tracking algorithms. Experimental results of full system operation connected to an emulator and subsequently to a real photovoltaic module are also given.

Análise e proposição de estratégias de estimação e controle de velocidade para motores de indução trifásicos

This study presents a proposal of speed servomechanisms without the use of mechanical sensors (sensorless) using induction motors. A comparison is performed and propose techniques for pet rotor speed, analyzing performance in different conditions of speed and load. For the determination of control technique, initially, is performed an analysis of the technical literature of the main control and speed estimation used, with their characteristics and limitations. The proposed technique for servo sensorless speed induction motor uses indirect field-oriented control (IFOC), composed of four controllers of the proportional-integral type (PI): rotor flux controller, speed controller and current controllers in the direct and quadrature shaft. As the main focus of the work is in the speed control loop was implemented in Matlab the recursive least squares algorithm (RLS) for identification of mechanical parameters, such as moment of inertia and friction coefficient. Thus, the speed of outer loop controller gains can be self adjusted to compensate for any changes in the mechanical parameters. For speed estimation techniques are analyzed: MRAS by rotóricos fluxes MRAS by counter EMF, MRAS by instantaneous reactive power, slip, locked loop phase (PLL) and sliding mode. A proposition of estimation in sliding mode based on speed, which is performed a change in rotor flux observer structure is displayed. To evaluate the techniques are performed theoretical analyzes in Matlab simulation environment and experimental platform in electrical machinery drives. The DSP TMS320F28069 was used for experimental implementation of speed estimation techniques and check the performance of the same in a wide speed range, including load insertion. From this analysis is carried out to implement closed-loop control of sensorless speed IFOC structure. The results demonstrated the real possibility of replacing mechanical sensors for estimation techniques proposed and analyzed. Among these, the estimator based on PLL demonstrated the best performance in various conditions, while the technique based on sliding mode has good capacity estimation in steady state and robustness to parametric variations.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Minimalist Hardware Architectures for Agent Tracking and Guidance

The philosophy of minimalism in robotics promotes gaining an understanding of sensing and computational requirements for solving a task. This minimalist approach lies in contrast to the common practice of first taking an existing sensory motor system, and only afterwards determining how to apply the robotic system to the task. While it may seem convenient to simply apply existing hardware systems to the task at hand, this design philosophy often proves to be wasteful in terms of energy consumption and cost, along with unnecessary complexity and decreased reliability. While impressive in terms of their versatility, complex robots such as the PR2 (which cost hundreds of thousands of dollars) are impractical for many common applications. Instead, if a specific task is required, sensing and computational requirements can be determined specific to that task, and a clever hardware implementation can be built to accomplish the task. Since this minimalist hardware would be designed around accomplishing the specified task, significant reductions in hardware complexity can be obtained. This can lead to huge advantages in battery life, cost, and reliability. Even if cost is of no concern, battery life is often a limiting factor in many applications. Thus, a minimalist hardware system is critical in achieving the system requirements. In this thesis, we will discuss an implementation of a counting, tracking, and actuation system as it relates to ergodic bodies to illustrate a minimalist design methodology.

Arquitetura híbrida com DSP e FPGA para implementação de controladores de filtros ativos de potência

The presence of non-linear loads at a point in the distribution system may deform voltage waveform due to the consumption of non-sinusoidal currents. The use of active power filters allows significant reduction of the harmonic content in the supply current. However, the processing of digital control structures for these filters may require high performance hardware, particularly for reference currents calculation. This work describes the development of hardware structures with high processing capability for application in active power filters. In this sense, it considers an architecture that allows parallel processing using programmable logic devices. The developed structure uses a hybrid model using a DSP and an FPGA. The DSP is used for the acquisition of current and voltage signals, calculation of fundamental current related controllers and PWM generation. The FPGA is used for intensive signal processing, such as the harmonic compensators. In this way, from the experimental analysis, significant reductions of the processing time are achieved when compared to traditional approaches using only DSP. The experimental results validate the designed structure and these results are compared with other ones from architectures reported in the literature.

Sistema de identificación de huella dactilares para el acceso a lugares restringidos y control de asistencia con protocolo de comunicación IEEE 802.11

El presente trabajo de graduación consta de la implementación de un sistema de identificación de huellas dactilares para el acceso a lugares restringidos con protocolo de comunicación IEEE 802.11, el cual consta de una Raspberry P: 2.0, un Arduino Nano, una USB Wifi, una pantalla táctil 3.5” y un sensor biométrico GT511C3. El sistema muestra en un navegador web como página inicial la introducción de un usuario y contraseña, la cual da paso a la interfaz principal donde se registra y valida huellas y además consultar la base de datos de las huellas existentes en el sistema, las cuales son asociadas a un nombre de usuario

Concepções de administração e administrador em tempos de capitalismo flexível: uma abordagem crítica

A tese trata de dois construtos sócio-históricos Administração e Administrador em face do capitalismo em sua fase flexível. Considerando as mudanças do capitalismo, o texto estabelece como objeto de estudo as concepções de Administração e Administrador, para o campo administrativo, na contemporaneidade. A tese é suportada por uma pesquisa de campo cujo objetivo foi compreender criticamente as concepções do campo administrativo sobre a Administração e o Administrador, em tempos de capitalismo flexível. Epistemologicamente, a pesquisa foi conduzida a partir da perspectiva crítica frankfurtiana, fundamentada em três pares categóricos dialéticos: (i) história versus naturalização; (ii) práxis social versus sistema; e (iii) alienação versus emancipação; privilegiando o pensamento crítico vinculado à primeira geração da Escola de Frankfurt. A literatura prevalente da área de Administração foi revisada mediada pelas duas questões ontológicas que suportam a tese: O que é Administração? e O que é Administrador? para autores como Taylor, Fayol, Drucker, Ohno, Deming, Champy e Mintzberg. Metodologicamente, foi realizada uma pesquisa integralmente qualitativa, com uso de três tipos de entrevistas: (i) entrevista narrativa com história de vida; (ii) entrevista com uso de elementos-estímulo; e (iii) entrevista narrativa ficcional. Para compreensão das narrativas, foi utilizada a técnica de análise hermenêutico-dialética. Os resultados indicam o predomínio da concepção pragmática-instrumental, no tocante à Administração, pela qual ela continua a ser pensada e discursada como uma ação tecnológica e teleológica, que utiliza saberes múltiplos e aprendizagens cambiantes como meios para alcance das finalidades do contexto organizacional mutante. Com relação ao Administrador, há a emergência da concepção estética para apresentá-lo, quando vinculado às organizações. Por esta concepção, há a migração do histórico estereótipo do Administrador controlador e vigilante para a representação do Administrador como um profissional performático. O segundo resultado, que se apresenta como o mais relevante em relação ao Administrador, é o da fuga da profissão. A partir dos pares categóricos dialéticos, esta tese propõe algumas sínteses provisórias críticas: (i) história-naturalização: os sujeitos tomam como naturais a organização empresarial e suas demandas, naturalizando as recentes mudanças que, entre outras coisas, reduzem os postos gerenciais; (ii) práxis social-sistema: pela concepção pragmática-instrumental, as experiências dos Administradores são concebidas a partir do confinamento funcionalista em uma organização-sistema; (iii) emancipação-alienação: tanto a forma naturalizada com que especificam as organizações e sua Administração quanto a práxis interrompida velada em uma experiência reificada mostram-se como fenômenos intrinsecamente e subjetivamente alienantes e contraemancipatórios. Por outro lado, através do movimento de fuga da profissão, os entrevistados parecem (re)significar o silêncio fundador da alienação associada à condição de Administrador: a de pensar como capital, e não se pensar como trabalho. Finalmente, o texto propõe que as possibilidades de emancipação deste profissional residem na tomada de consciência de sua condição como integrante da classe trabalhadora, mesmo em tempos de riscos e incertezas. Assumindo-se como trabalhador, o Administrador poderá lutar pelo seu trabalho, repensando-o em novos termos, em que as dimensões pragmáticas-instrumentais que envolvem sua profissão possam ser dosadas e sempre mediadas por conteúdos substantivos e emancipatórios

Implementação em FPGA de compensadores de desvios para conversor analógico digital intercalado

This work presents the modeling and FPGA implementation of digital TIADC mismatches compensation systems. The development of the whole work follows a top-down methodology. Following this methodology was developed a two channel TIADC behavior modeling and their respective offset, gain and clock skew mismatches on Simulink. In addition was developed digital mismatch compensation system behavior modeling. For clock skew mismatch compensation fractional delay filters were used, more specifically, the efficient Farrow struct. The definition of wich filter design methodology would be used, and wich Farrow structure, required the study of various design methods presented in literature. The digital compensation systems models were converted to VHDL, for FPGA implementation and validation. These system validation was carried out using the test methodology FPGA In Loop . The results obtained with TIADC mismatch compensators show the high performance gain provided by these structures. Beyond this result, these work illustrates the potential of design, implementation and FPGA test methodologies.

Control HSMC para regulación de glucosa sanguínea

Este artículo propone una nueva estrategia de control basada en medidas continuas de glucosa y un controlador por modo deslizante que se habitúa (HSMC). El HSMC es desarrollado, combinando la ley de control por modo deslizante y los principios de control por habituación. El HSMC aplicado a la regulación de glucosa sanguínea en la unidad de cuidados intensivos, incluye tanto entrada de glucosa, como de infusión de insulina intravasculares a fin de proveer el suministro de nutrición y mejorar el rechazo a la perturbación. El estudio basado en simulaciones (in silico), usando un modelo fisiológico de la dinámica glucosa-insulina, muestra que la estrategia de control propuesta funciona apropiadamente. Finalmente, se compara el desempeño del controlador propuesto con respecto a un controlador PID estándar.

Otimização de controle de tráfego em grupo de elevadores com algoritmos bioinspirados

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.

Controle de sistema não linear de separação gás/líquido sob ação de efeitos transientes fluídicos por sliding control

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.

APIs de seguridad en .NET Framework

Este trabajo hace un estudio de algunas de las herramientas de seguridad disponibles en .Net Framework así como la forma de usarlas en un desarrollo web bajo la metodología de desarrollo de ASP.NET siguiendo el modelo Vista-Controlador y usando como entorno de desarrollo Visual Studio. Además de repasar las herramientas disponibles y la forma de uso se ha desarrollado también una aplicación de ejemplo: ItemCoteca-Web; en la que se demuestra cómo resolver el registro de usuarios, la autenticación y autorización de forma segura. En paralelo se ha implementado un cliente Android: Itemcoteca-app que realiza autenticación, registro y dispone de un chat seguro de incidencias para hablar con administradores OnlineEste trabajo no solo presenta las APIs disponibles sino también las buenas prácticas que define Microsoft para el uso de sus herramientas. En particular nos centramos en los tres tipos de controladores que podemos encontrar en una aplicación web Asp.net que son Controllers, WebApi y SignalR, comentando sus diferencias y su uso para clientes Web y móviles.