Calculation of parameter ranges for robust gain tuning of power system controllers

This work proposes a computational tool to assist power system engineers in the field tuning of power system stabilizers (PSSs) and Automatic Voltage Regulators (AVRs). The outcome of this tool is a range of gain values for theses controllers within which there is a theoretical guarantee of stability for the closed-loop system. This range is given as a set of limit values for the static gains of the controllers of interest, in such a way that the engineer responsible for the field tuning of PSSs and/or AVRs can be confident with respect to system stability when adjusting the corresponding static gains within this range. This feature of the proposed tool is highly desirable from a practical viewpoint, since the PSS and AVR commissioning stage always involve some readjustment of the controller gains to account for the differences between the nominal model and the actual behavior of the system. By capturing these differences as uncertainties in the model, this computational tool is able to guarantee stability for the whole uncertain model using an approach based on linear matrix inequalities. It is also important to remark that the tool proposed in this paper can also be applied to other types of parameters of either PSSs or Power Oscillation Dampers, as well as other types of controllers (such as speed governors, for example). To show its effectiveness, applications of the proposed tool to two benchmarks for small signal stability studies are presented at the end of this paper.

A new approach for modeling and control of nonlinear systems via norm-bounded linear differential inclusions

A systematic approach to model nonlinear systems using norm-bounded linear differential inclusions (NLDIs) is proposed in this paper. The resulting NLDI model is suitable for the application of linear control design techniques and, therefore, it is possible to fulfill certain specifications for the underlying nonlinear system, within an operating region of interest in the state-space, using a linear controller designed for this NLDI model. Hence, a procedure to design a dynamic output feedback controller for the NLDI model is also proposed in this paper. One of the main contributions of the proposed modeling and control approach is the use of the mean-value theorem to represent the nonlinear system by a linear parameter-varying model, which is then mapped into a polytopic linear differential inclusion (PLDI) within the region of interest. To avoid the combinatorial problem that is inherent of polytopic models for medium- and large-sized systems, the PLDI is transformed into an NLDI, and the whole process is carried out ensuring that all trajectories of the underlying nonlinear system are also trajectories of the resulting NLDI within the operating region of interest. Furthermore, it is also possible to choose a particular structure for the NLDI parameters to reduce the conservatism in the representation of the nonlinear system by the NLDI model, and this feature is also one important contribution of this paper. Once the NLDI representation of the nonlinear system is obtained, the paper proposes the application of a linear control design method to this representation. The design is based on quadratic Lyapunov functions and formulated as search problem over a set of bilinear matrix inequalities (BMIs), which is solved using a two-step separation procedure that maps the BMIs into a set of corresponding linear matrix inequalities. Two numerical examples are given to demonstrate the effectiveness of the proposed approach.

Metodologia prática para estimação de parâmetros de geradores síncronos a partir de medidas de perturbações

Este artigo propõe uma nova metodologia prática e robusta para estimar parâmetros de geradores síncronos. A metodologia proposta utiliza a análise de sensibilidade de trajetória combinada com uma nova abordagem, denominada 'abordagem de minimização' para estimação de parâmetros de sistemas dinâmicos não-lineares modelados por conjuntos de equações algébricos diferenciais. Uma escolha adequada de entradas e saídas permite a divisão da estimação de parâmetros do gerador na estimação independente dos parâmetros elétricos e mecânicos. A metodologia é robusta com relação às condições iniciais dos parâmetros, não requer execução de testes especiais e utiliza apenas medidas de perturbações de fácil obtenção (correntes e tensões trifásicas, tensão de campo e velocidade do rotor) coletadas do sistema de energia elétrica sem desconectar o gerador da rede.

Sobre a aplicação de sistemas inteligentes para diagnóstico de falhas em máquinas de indução - uma visão geral

Muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas buscando nos sistemas inteligentes soluções para diagnosticar falhas em máquinas elétricas. Estas falhas envolvem desde problemas elétricos, como curto-circuito numa das fases do estator, ate problemas mecânicos, como danos nos rolamentos. Dentre os sistemas inteligentes aplicados nesta área, destacam-se as redes neurais artificiais, os sistemas fuzzy, os algoritmos genéticos e os sistemas híbridos, como o neuro-fuzzy. Assim, o objetivo deste artigo é traçar um panorama geral sobre os trabalhos mais relevantes que se beneficiaram dos sistemas inteligentes nas diferentes etapas de análise e diagnóstico de falhas em motores elétricos, cuja principal contribuição está em disponibilizar diversos aspectos técnicos a fim de direcionar futuros trabalhos nesta área de aplicação.

Diferença de tempo de positividade: método útil no diagnóstico de infecção de corrente sanguínea relacionada com cateter?

INTRODUÇÃO: As infecções de corrente sanguínea relacionadas com cateter (ICSRCs) apresentam impacto significativo na morbidade e na mortalidade de pacientes internados, além de elevar custos hospitalares. A utilização de equipamentos automatizados no processamento de hemoculturas gerou uma alternativa para diagnóstico de ICSRC por meio da análise da diferença de tempo de positividade (DTP) entre hemoculturas pareadas (coletadas simultaneamente) de sangue periférico e sangue de cateter. Um diagnóstico acurado e rápido dessas infecções pode otimizar as condutas clínicas e terapêuticas, poupando a retirada precoce dos cateteres. OBJETIVOS: Avaliar na rotina a DTP como ferramenta auxiliar no diagnóstico de ICSRC e determinar os principais microrganismos isolados. MÉTODOS: Foram avaliadas retrospectivamente hemoculturas coletadas no complexo do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC/FMUSP) de maio a agosto de 2008. Somente amostras que apresentaram DTP maior que 120 minutos foram consideradas possíveis ICSRCs pelo critério laboratorial. RESULTADOS: A seção processou 11.017 hemoculturas aeróbias durante o período de estudo; somente 5% foram coletadas de forma pareada. Destas, 148 (28%) foram positivas, sendo 9% com crescimento somente em sangue periférico, 41% somente em sangue de cateter e 50% em ambas as amostras com 88% de homologia de microrganismos identificados. A DTP apresentou valores acima de 120 minutos em 50% dos casos e os microrganismos mais isolados foram Staphylococcus aureus (22%), Candida spp. (18%), Klebsiella spp. (7%) e Enterobacter spp. (7%). CONCLUSÃO: A determinação da DTP como ferramenta auxiliar no diagnóstico de ICSRC é viável e fácil de ser executada em laboratórios de rotina com automação, porém o processo de coleta das amostras pareadas deve ser rigidamente padronizado.

Correlação das imagens da ressonância magnética e observação intra operatória nas lesões traumáticas da coluna vertebral

OBJETIVO: Avaliar a acurácia e a reprodutibilidade das imagens da ressonância magnética (RM) nas lesões ligamentares traumáticas da coluna vertebral. MÉTODOS: Estudo retrospectivo para avaliação das imagens da RM de 32 pacientes com lesões traumáticas da coluna vertebral submetidos a tratamento cirúrgico. A avaliação das lesões do complexo ligamentar posterior (CLP) por imagens da RM foi realizada independentemente por dois radiologistas. Um grupo de pacientes tinha exames com inclusão de sequência com supressão de gordura sensível ao líquido (STIR ou SPAIR T2), além das imagens de rotina e no outro grupo os exames de RM não incluíam imagens com a supressão da gordura. As avaliações dos exames de imagem foram comparadas com as observações obtidas durante o ato cirúrgico. Foi realizada a analise de reprodutibilidade intra e interobservador entre os dois radiologistas pelo cálculo do coeficiente Kappa. RESULTADOS: Foi observada lesão do CLP em 21/32 pacientes. De forma geral a sensibilidade da RM para lesões do CLP variou entre 88,9% a 100% e a especificidade entre 0 e 50%. A concordância entre a avaliação dos radiologistas foi maior nos exames de ressonância magnética sem a supressão da gordura (Κ=0,6) do que nos exames que incluíram sequências com supressão (Κ=0,34). CONCLUSÃO: A avaliação de lesões dos ligamentos posteriores por meio da RM pelos radiologistas resultou em boa sensibilidade em relação aos achados cirúrgicos, porém com baixa especificidade, reproduzindo resultados da literatura. Na casuística atual a utilização do sinal de edema presente nas sequências com supressão de gordura diminuiu a concordância interobservador.

The role of Nox2-derived ROS in the development of cognitive impairment after sepsis

BACKGROUND: Sepsis- associated encephalopathy (SAE) is an early and common feature of severe infections. Oxidative stress is one of the mechanisms associated with the pathophysiology of SAE. The goal of this study was to investigate the involvement of NADPH oxidase in neuroinflammation and in the long-term cognitive impairment of sepsis survivors. METHODS: Sepsis was induced in WT and gp91phox knockout mice (gp91phox-/-) by cecal ligation and puncture (CLP) to induce fecal peritonitis. We measured oxidative stress, Nox2 and Nox4 gene expression and neuroinflammation in the hippocampus at six hours, twenty-four hours and five days post-sepsis. Mice were also treated with apocynin, a NADPH oxidase inhibitor. Behavioral outcomes were evaluated 15 days after sepsis with the inhibitory avoidance test and the Morris water maze in control and apocynin-treated WT mice. RESULTS: Acute oxidative damage to the hippocampus was identified by increased 4-HNE expression in parallel with an increase in Nox2 gene expression after sepsis. Pharmacological inhibition of Nox2 with apocynin completely inhibited hippocampal oxidative stress in septic animals. Pharmacologic inhibition or the absence of Nox2 in gp91phox-/- mice prevented glial cell activation, one of the central mechanisms associated with SAE. Finally, treatment with apocynin and inhibition of hippocampal oxidative stress in the acute phase of sepsis prevented the development of long-term cognitive impairment. CONCLUSIONS: Our results demonstrate that Nox2 is the main source of reactive oxygen species (ROS) involved in the oxidative damage to the hippocampus in SAE and that Nox2-derived ROS are determining factors for cognitive impairments after sepsis. These findings highlight the importance of Nox2-derived ROS as a central mechanism in the development of neuroinflammation associated with SAE.

Estudo das complicações do cateter totalmente implantável em oncologia pediátrica: Comparação entre a punção da veia jugular interna e da veia subclávia no implante do cateter

Objetivo: Avaliar, por estudo prospectivo, a incidência de complicações relacionadas ao implante e uso de cateteres de longa permanência totalmente implantáveis (CLP) em crianças com câncer, comparando o implante por punção em veia subclávia (SCL) com o implante por punção em veia jugular interna (J). Método: estudo prospectivo com randomização da escolha da punção em veia subclávia ou veia jugular interna para o implante do cateter. Foram considerados como desfechos as complicações que levaram a retirada ou revisão do cateter. Resultados: 83 implantes foram randomizados no período de janeiro de 2004 a abril de 2006 e acompanhados até março de 2008. Dos 83 implantes selecionados 6 foram excluídos, permanecendo 43 pacientes no grupo SCL e 34 no grupo J. Não houve diferença estatística entre os dois grupos em relação à: distribuição por idade, sexo, número de leucócitos no implante, número de plaquetas, tipo de internação para cirurgia (ambulatorial ou não), se houve quimioterapia prévia ao implante e quanto ao tipo de cateter. Na avaliação das complicações se observou, incidência de infecção de 20% no grupo SCL e 11% no grupo J (p: 0,44), incidência de embolia de 23% no grupo SCL e 8% no grupo J (p: 0,11), e incidência de complicações total de 51% no grupo SCL e 23% no grupo J (p 0,02). A média do tempo de permanência do cateter foi de 12,6 meses para o grupo SCL e 14,8 para o grupo J (p: 0,38). A análise por regressão logística mostrou que o peso (p: 0,001) é um fator de risco envolvido com a infecção; e o peso (p: 0,020) e a marca do cateter (p: 0,03) são fatores de risco para embolia. Conclusões: há maior incidência de complicações tardias no grupo SCL. Os pacientes com menor peso tiveram risco maior de desenvolver infecção. Pacientes com menor peso e a marca do cateter são fatores de risco para a ocorrência de embolia do cateter

Die Mastzelle als Schlüsselzelle in der natürlichen Immunität bei septischer Peritonitis: Rolle von Endothelin-1

In den letzten Jahren hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, dass Endothelin-1 (ET-1) eine wichtige Rolle im Rahmen bakterieller Sepsis spielt. Gleichzeitig gibt es immer mehr Hinweise, dass Mastzellen (MZ) -neben ihrer weit bekannten Funktion als Vermittler allergischer Reaktionen - zur Aufrechterhaltung der natürlichen Immunität gegen Bakterien beitragen. In der vorliegenden Arbeit wird zum ersten Mal anhand eines etablierten Mausmodells der septischen Peritonitis (durch Ligatur und Punktion des Caecums, CLP) der Frage nachgegangen, welche Rolle peritonealen MZ in der Regulation der durch ET-1-induzierten Morbidität und Mortalität zukommt.Im experimentellen Teil der Arbeit wird zunächst der Nachweis erbracht, dass ET-1 zur Mortalität nach CLP beiträgt. Durch Versuche an MZ-defizienten KitW/KitW-v Mäusen wird weiterhin gezeigt, dass MZ, zumindest zum Teil, vor der ET-1 induzierten Morbidität und Mortalität schützen. Diese Funktion erfüllen die MZ durch eine verstärkte Elimination von ET-1 aus der Bauchhöhle und einer damit einhergehenden Reduktion der lokalen toxischen ET-1 Konzentrationen.In dieser Arbeit wird erstmals ein möglicher neuer Mechanismus aufgezeigt, durch den MZ zur Immunabwehr beitragen können: Durch die Regulation lokaler Konzentrationen eines toxischen, endogenen Mediators. Die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen die Beteiligung von ET-1 bei septischer Peritonitis und weisen erstmals darauf hin, dass MZ in der Regulation der ET-1 vermittelten Morbidität und Mortalität eine protektive Rolle spielen.

Stabilimenti a rischio di incidente rilevante: Novità apportate dal D.Lgs. 105/2015

A partire dal 1° giugno 2015 è stato adottato ufficialmente in Europa il Regolamento 1272/2008/CE relativo alla classificazione, all'etichettatura e all'imballaggio delle sostanze e miscele pericolose, noto con il termine di Regolamento CLP. La data del 1° giugno 2015 coincide anche con il termine ultimo prescritto per il recepimento da parte degli Stati membri dell’Unione Europea della Direttiva 2012/18/UE sul controllo dei pericoli di incidenti rilevanti connessi con determinate sostanze pericolose. Dunque, come recepimento della sopracitata direttiva, il 29 luglio 2015 è stato emanato in Italia il D.Lgs. 105/2015, che ha introdotto numerose novità indotte non solo dalla direttiva da cui discende, ma anche e soprattutto dal fatto che il Legislatore italiano ha colto l’occasione per legiferare su alcuni aspetti attuativi della direttiva, così da produrre quello che viene identificato in ambito nazionale come Testo Unico per il rischio di incidente rilevante. La variazione più evidente apportata dal D.Lgs. 105/2015 rispetto alla norma precedente è l’adeguamento dell’allegato 1 al Regolamento CLP; l’allegato 1 elenca le sostanze e le categorie di sostanze pericolose con i corrispondenti valori soglia da utilizzare per valutare l’assoggettabilità degli stabilimenti al Decreto. A fronte dell’emanazione del D.Lgs. 105/2015, l’impatto dell’adeguamento è controverso e non noto a priori: nonostante la classificazione degli stabilimenti assoggettabili si mantenga sempre su due livelli, non è da escludersi il possibile passaggio di uno stabilimento da una situazione a rischio basso ad una a rischio alto o viceversa oil suo ingresso o la sua fuoriuscita dal campo di applicazione del Decreto. Altri elementi innovativi introdotti dal D.Lgs. 105/2015 sono relativi ai contenuti del Rapporto di Sicurezza, che deve essere redatto e trasmesso dai Gestori degli stabilimenti a maggior rischio: viene disposta per generici stabilimenti la possibilità di adottare per l’analisi preliminare del rischio metodologie alternative al metodo ad indici finora esclusivamente previsto dalla norma italiana. Inoltre, nel testo del D.Lgs. 105/2015 vengono ufficialmente indicati i riferimenti a due metodi semplificati (uno per il suolo e sottosuolo e uno per le acque superficiali) per la valutazione del rischio di contaminazione ambientale causato da rilasci rilevanti di idrocarburi liquidi e/o sostanze eco-tossiche da depositi. Per quanto riguarda il rischio di incidenti tecnologici innescati da fenomeni naturali (rischio NaTech), la nuova norma sancisce la libertà di scelta da parte dei Gestori della metodologia di valutazione da adottare con riferimento allo stato dell’arte in materia. Al fine di applicare una prima valutazione delle novità introdotte dal D.Lgs. 105/2015, si è considerata l’applicazione di alcune valutazioni previste dal Decreto a due casi di studio reali: come primo caso si è scelto uno Stabilimento che effettua principalmente l’attività di produzione e deposito nel settore degli esplosivi e come secondo caso uno Stabilimento che produce e confeziona prodotti per la nutrizione e difesa vegetale rappresentati per lo più da fertilizzanti organo-minerali e agrofarmaci.

Meningitis in neonates: bench to bedside

The clinical outcome of central nervous system infection is determined by the characteristics of the pathogen and the brain's response to the invading bacteria. How infection leads to brain injury remains unresolved. An impediment to progress is the complexity of pathophysiologic processes. Some of the mechanisms involved have been identified in experimental models, providing insights into the molecular basis of brain injury and regeneration, and hinting at targets for therapy. Adjuvant therapies have been proposed. Interventions that protect the brain are evaluated for their potential to preserve neuro-integrative functions in long-term survivors of bacterial meningitis. This article summarizes current studies evaluating pharmacologic interventions in experimental models of bacterial meningitis and discusses how the knowledge gathered could translate into more effective therapies.

Photographs of dental casts or digital models: rating dental arch relationships in bilateral cleft lip and palate

Yardsticks have been developed to measure dental arch relations in cleft lip and palate (CLP) patients as diagnostic proxies for the underlying skeletal relationship. Travelling with plaster casts to compare results between CLP centres is inefficient so the aim of this study was to investigate the reliability of using digital models or photographs of dental casts instead of plaster casts for rating dental arch relationships in children with complete bilateral cleft lip and palate (CBCLP). Dental casts of children with CBCLP (n=20) were included. Plaster casts, digital models and photographs of the plaster casts were available for all the children at 6, 9, and 12 years of age. All three record formats were scored using the bilateral cleft lip and palate (BCLP) yardstick by four observers in random order. No significant differences were found for the BCLP yardstick scores among the three formats. The interobserver weighted kappa scores were between 0.672 and 0.934. Comparison between the formats per observer resulted in weighted kappa scores between 0.692 and 0.885. It is concluded that digital models and photographs of dental casts can be used for rating dental arch relationships in patients with CBCLP. These formats are a reliable alternative for BCLP yardstick assessments on conventional plaster casts.

Caspase-3 mediates in part hippocampal apoptosis in sepsis

The brain is one of the first organs affected during sepsis development resulting in apoptosis for a short-term and cognitive impairment for a long-term. Despite its importance, the mechanisms of brain dysfunction during sepsis are not fully elucidated. Thus, we here, in an animal model of sepsis, evaluated apoptosis in the dentate gyrus cell layer of the hippocampus to document the involvement of caspase-3 in the pathogenesis of neuronal apoptosis. Wistar rats sham-operated or submitted to the cecal ligation and perforation (CLP) procedure were killed at 12, 24, 48 h, and 10 days after surgery for the determination of caspase-3 and apoptosis rate. In a separate cohort of animals, a caspase-3-specific inhibitor was administered and animals were killed at 12 h after sepsis. An increase in the number of apoptotic cells 12, 24, and 48 h by histopathological evaluations and an increase of caspase-3 apoptotic cells 12 and 24 h after sepsis induction were observed. The caspase-3 inhibitor decreases the number of apoptotic cells by histopathological evaluations but not by immunohistochemistry evaluations. Caspase-3 is involved in part in apoptosis in the dentate gyrus cell layer of the hippocampus in septic rats submitted by CLP.

Isolation of plant growth promoting bacteria from torch lake sediments and their role in phytoremediation of metal contaminated soil

In this study, we isolated eight copper-resistant bacteria from Torch Lake sediment contaminated by copper mine tailings (stamp sand). Sequence analysis of gyrB and rpoD genes revealed that these organisms are closer to various Pseudomonas species. These eight bacterial isolates were also resistant to zinc, cesium, lead, arsenate and mercury. Further characterization showed that all the strains produced plant growth promoting indole-3-acetic acid (IAA), iron chelating siderophore and solubilized mineral phosphate and metals. The effect of bacterial inoculation on plant growth and copper uptake by maize (Zea mays) and sunflower (Helianthus annuus) was investigated using one of the isolates (Pseudomonas sp. TLC 6-6.5-4) with higher IAA production and phosphate and metal soubilization, which resulted in a significant increase in copper accumulation in maize and sunflower, and an increase in the total biomass of maize. Genes involved in copper resistance of Pseudomonas sp. TLC 6-6.5-4 was analyzed by transposon mutational analysis. Two copper sensitive mutants with significant reduction in copper resistance were identified: CSM1, a mutant disrupted in trp A gene (tryptophan synthase alpha subunit); CSM2, a mutant disrupted in clpA gene (ATP-dependent Clp protease). Proteomic and metabolomic analysis were performed to identify biochemical and molecular mechanisms involved in copper resistance using CSM2 due to its lower minimum inhibitory concentration compared with CSM1 and the wild type. The effect of different bacterial inoculation methods on plant growth, copper uptake and soil enzyme activities was investigated. Four different delivery methods were used including soil inoculation (before or after plant emergence), seed coating and root dipping. Soil inoculation before sowing seeds and coating seeds with PGPB led to better growth of maize, higher copper uptake and an increase in soil invertase and dehydrogenase activities. Proteomic and metabolomic analyses were performed to investigate the effect of bacterial inoculation on maize grown in normal soil and stamp sand. Our results revealed that bacterial inoculation led to environment-dependent effects on maize proteome and metabolome.

Cephalometric outcome of two types of palatoplasty in complete unilateral cleft lip and palate

In complete unilateral cleft lip and palate (CLP), a vomerplasty is assumed to improve midfacial growth because of the reduction in scarring in the growth-sensitive areas of the palate. Our aim, therefore, was to evaluate maxillofacial morphology after a modified Langenbeck technique or a vomerplasty in children with complete unilateral CLP who were operated on by a single surgeon. As part of a one-stage closure of complete unilateral CLP done during the first year of life, the technique for repair of the hard palate repair differed between the two groups. In the modified group (n=37, mean age 11 years) a modified von Langenbeck technique was used that resulted in denudation of the bony surface on the non-cleft side only. In the vomerplasty group (n=37, mean age 11 years) a vomerplasty was used to cover the palatal bone. Lateral cephalograms from both groups were compared using the Eurocleft protocol. Fourteen angular variables were measured and 2 ratios calculated. Skeletal morphology in the groups was comparable. Maxillary incisor inclination (ILs/NL angle) and interincisal angle (ILs/ILi) were better after vomerplasty (p=0.001 and 0.04, respectively) but soft tissue facial convexity (gs-prn-pgs) was less good after vomerplasty (p=0.009). However, there was no difference between the groups in the other variable that reflected facial convexity (gs-sn-pgs) (p=0.22). Modification of the palatoplasty had a limited effect on skeletal morphology in preadolescent children, but it resulted in better inclination of the maxillary incisors.