Dissertations / Theses: 'Electric driving Simulation methods'

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Louw, Nicolaas Hendrik. "Real time full circuit driving simulation system." Thesis, Stellenbosch : Stellenbosch University, 2004. http://hdl.handle.net/10019.1/50077.

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Abstract:

Thesis (MScEng)--Stellenbosch Universit, 2004.
ENGLISH ABSTRACT: The requirements regarding the quality of engines and vehicles have increased constantly, requiring more and more sophisticated engine testing. At the same time, there is a strong demand to reduce lead time and cost of development. For many years steady state engine testing was the norm using standard principles of power absorption. Since the mid 1980's increasing importance has been attached to the optimisation of transient engine characteristics and the simulation of dynamic real world driving situations on engine test stands. This has led to the use of bi-directional DC or AC regenerative dynamometers a practice now known as dynamic engine testing. Interfacing a computer with vehicle simulation software to an engine on a dynamic test stand and using "hardware in the loop" techniques, enables the simulation of real world driving situations in a test facility. In dynamic engine testing a distinction can be made between simulation testing and transient testing. In simulation testing the set point values are predetermined whereas in transient testing a model generates set point values in real time. Speeds and loads are calculated in real time on the basis of real time measurements. The model can be in the form of a human or driver simulation. This project involved the application of dynamic engine testing to simulating a racing application. It is termed Real Time Full Circuit Driving Simulation System due to the simulation of a race car circling a race track, controlled by a driver model and running the engine on a dynamic test bench in real time using "hardware in the loop" techniques. By measuring the simulated lap times for a certain engine configuration on the test bench in real time, it is possible to select the optimal engine set-up for every circuit. The real time nature of the simulation subjects the engine on the test bench to similar load and speed conditions as experienced by its racing counterpart in the race car yielding relevant results. The racing simulation was achieved by finding a suitable dynamic vehicle model and a three dimensional race track model, developing a control strategy, programming the software and testing the complete system on a dynamic test stand. In order to verify the simulation results it was necessary to conduct actual track testing on a representative vehicle. A professional racing driver completed three flying laps of the Killarney racing circuit in a vehicle fitted with various sensors including three axis orientation and acceleration sensors, a GPS and an engine control unit emulator for capturing engine data. This included lap time, vehicle accelerations, engine speed and manifold pressure, an indicator of driver input. The results obtained from the real time circuit simulation were compared to actual track data and the results showed good correlation. By changing the physical engine configuration in the hardware and gear ratios in the software, comparative capabilities of the system were evaluated. Again satisfactory results were obtained with the system clearly showing which configuration was best suited for a certain race track. This satisfies the modem trend of minimizing costs and development time and proved the value of the system as a suitable engineering tool for racing engine and drive train optimisation. The Real Time Full Circuit Driving Simulation System opened the door to further development in other areas of simulation. One such area is the driveability of a vehicle. By expanding the model it would be possible to evaluate previously subjective characteristics of a vehicle in a more objective manner.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Die vereistes om die kwaliteit van enjins en voertuie te verhoog, word daagliks hoër. Meer gesofistikeerde enjintoetse word daarom vereis. Terselfdertyd is dit 'n groot uitdaging om die tydsduur en koste van ontwikkeling so laag as moontlik te hou. Gestadigde toestand enjintoetse, wat op die prinsiep van krag absorpsie werk, was vir baie jare die norm. Vanaf die middel tagtigerjare het die optimering van dinamiese enjinkarakteristieke en die simulasie van werklike bestuursituasies op enjintoetsbanke van al hoe groter belang geword. Die gevolg was die gebruik van twee rigting wisselof gelykstroomdinamometers en staan vandag bekend as dinamiese enjintoetsing. Deur 'n rekenaar met simulasiesagteware aan 'n enjin op 'n dinamiese toetsbank te koppel, word die moontlikheid geskep om enige werklike bestuursituasies van 'n voertuig te simuleer in die enjintoetsfasiliteit. Dinamiese enjintoetse kan opgedeel word in simulasietoetse en oorgangstoestandtoetse. By laasgenoemde genereer 'n "bestuurdersmodel" die beheerwaardes intyds deur te kyk na intydse metings terwyl by simulasietoetse die beheerwaardes vooraf bepaal word. Die "bestuurder" kan in die vorm van 'n persoon of rekenaarsimulasie wees. Die projek behels die toepassing van dinamiese enjintoetse vir renbaansimulasie en staan bekend as'n Intydse, Volledige Renbaansisteem weens die simulasie van 'n renmotor om 'n renbaan, onder die beheer van 'n bestuurdersmodel. Dit geskied terwyl die enjin intyds op 'n dinamiese enjintoetsbank loop en gekoppel is aan die simulasie. Deur die intydse, gesimuleerde rondtetye te analiseer, word die moontlikheid geskep om die enjinkonfigurasie te optimeer vir 'n sekere renbaan. Dit is bereik deur die keuse van 'n gepaste dinamiese voertuigmodel, 'n driedimensionele renbaanmodel, ontwikkeling van 'n beheermodel, programmering van die sagteware en integrasie van die dinamiese enjintoetsstelsel. Die simulasieresultate verkry is gestaaf deur werklike renbaantoetse. 'n Professionele renjaer het drie rondtes van die Killarney renbaan voltooi in 'n verteenwoordigende voertuig wat toegerus was met verskeie sensors o.a. drie as versnellings- en orientasiesensors, GPS en 'n enjinbeheereenheidemmuleerder vir die verkryging en stoor van enjindata. Die sensors het data versamel wat insluit rondtetyd, voertuigversnellings, enjinspoed en inlaatspruitstukdruk. Die korrelasie tussen die simulasie waardes en werklik gemete data was van hoë gehalte. Deur die fisiese enjinkonfigurasie te verander in die hardeware en ratverhoudings in die sagteware, is die vergelykbare kapasiteite van die renbaansimulasie geevalueer. Die resultate was weer bevredigend en die simulasie was in staat om die beste enjinkonfigurasie vir die renbaan uit te wys. Dit bevredig die moderne neiging om koste en ontwikkelingstyd so laag as moontlik te hou. Sodoende is bewys dat die stelsel waarde in die ingenieurswêreld het. 'n Intydse, Volledige Renbaansisteem die skep die geleentheid vir verdere ontwikkeling op verskeie terreine van simulasie. Een so 'n veld is die bestuurbaarheid van 'n voertuig. Deur die model verder te ontwikkel word die moontlikheid geskep om voorheen subjektiewe karakteristieke van 'n voertuig meer wetenskaplik te analiseer.

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Zhu, Qiujun. "Driving Pattern Generation for Customized Energy Control Strategy in Hybrid Electric Vehicle Applications." University of Toledo / OhioLINK, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=toledo1404726699.

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Feng, Xiaoming. "On the probabilistic production simulation of electric power systems using equivalent load duration curve methods." Ohio : Ohio University, 1990. http://www.ohiolink.edu/etd/view.cgi?ohiou1172779312.

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Joseph, Mackington. "Transformational Leadership and Safe Driving Performance in the U.S. Electric Utility Industry." Thesis, Walden University, 2015. http://pqdtopen.proquest.com/#viewpdf?dispub=3685944.

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Abstract:

Transformational leadership (TL) has been found popular in many industries in the United States and abroad for the perceived transformational leaders' effectiveness in improving occupational safety. There is a lack of empirical evidence to confirm these claims for safe occupational driving. This phenomenological study attempted to fill this knowledge gap in the electric utility industry where employees must drive in all weather conditions to restore power to customers. The conceptual framework for the study was based on leadership and motivation theories of Burns and Maslow. The research questions explored the influence of (a) TL on safe driving performance improvement in organizations and (b) emotional intelligence (EI) on leaders' efficiency to improve safe driving performance in organizations. These questions were addressed using a 14-item in-depth, open-ended interview questionnaire by a convenience sample of 18 management and 12 union-represented personnel drawn from 5 U.S. electric utility companies using the snowball method. Data were analyzed using NVivo 10 software and were interpreted using the methodological framework of Leedy and Ormrod, and Maxwell. The findings suggested that (a) TL influenced safe driving performance through these leaders' idealized influence, inspirational motivation, and intellectual stimulation; and (b) EI ineffectively and unreliably influenced safe driving improvement, but it improved organizational trust through the leaders' empathy and drivers' empowerment. Individualized consideration, while acknowledged as desirable, was least important and was widely lacking. The implications for positive social change include promoting TL style in other industries, raising employees' commitment and contribution to safe driving performance improvement, and improving organizational trust as well as public safety.

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Shanmugaratnam, Sharmili. "Predicting simulated driving performance under high and low workload environments using cognitive, visual, and psychomotor tasks." [Pensacola, Fla.] : University of West Florida, 2008. http://purl.fcla.edu/fcla/etd/WFE0000127.

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Lintern, Matthew A. "The energy consumption mechanisms of a power-split hybrid electric vehicle in real-world driving." Thesis, Loughborough University, 2015. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/17959.

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Abstract:

With increasing costs of fossil fuels and intensified environmental awareness, low carbon vehicles, including hybrid electric vehicles (HEVs), are becoming more popular for car buyers due to their lower running costs. HEVs are sensitive to the driving conditions under which they are used however, and real-world driving can be very different to the legislative test cycles. On the road there are higher speeds, faster accelerations and more changes in speed, plus additional factors that are not taken into account in laboratory tests, all leading to poorer fuel economy. Future trends in the automotive industry are predicted to include a large focus on increased hybridisation of passenger cars in the coming years, so this is an important current research area. The aims of this project were to determine the energy consumption of a HEV in real-world driving, and investigate the differences in this compared to other standard drive cycles, and also compared to testing in laboratory conditions. A second generation Toyota Prius equipped with a GPS (Global Positioning System) data logging system collected driving data while in use by Loughborough University Security over a period of 9 months. The journey data was used for the development of a drive cycle, the Loughborough University Urban Drive Cycle 2 (LUUDC2), representing urban driving around the university campus and local town roads. It will also have a likeness to other similar driving routines. Vehicle testing was carried out on a chassis dynamometer on the real-world LUUDC2 and other existing drive cycles for comparison, including ECE-15, UDDS (Urban Dynamometer Driving Schedule) and Artemis Urban. Comparisons were made between real-world driving test results and chassis dynamometer real-world cycle test results. Comparison was also made with a pure electric vehicle (EV) that was tested in a similar way. To verify the test results and investigate the energy consumption inside the system, a Prius model in Autonomie vehicle simulation software was used. There were two main areas of results outcomes; the first of which was higher fuel consumption on the LUUDC2 compared to other cycles due to cycle effects, with the former having greater accelerations and a more transient speed profile. In a drive cycle acceleration effect study, for the cycle with 80% higher average acceleration than the other the difference in fuel consumption was about 32%, of which around half of this was discovered to be as a result of an increased average acceleration and deceleration rate. Compared to the standard ECE-15 urban drive cycle, fuel consumption was 20% higher on the LUUDC2. The second main area of outcomes is the factors that give greater energy consumption in real-world driving compared to in a laboratory and in simulations being determined and quantified. There was found to be a significant difference in fuel consumption for the HEV of over a third between on-road real-world driving and chassis dynamometer testing on the developed real-world cycle. Contributors to the difference were identified and explored further to quantify their impact. Firstly, validation of the drive cycle accuracy by statistical comparison to the original dataset using acceleration magnitude distributions highlighted that the cycle could be better matched. Chassis dynamometer testing of a new refined cycle showed that this had a significant impact, contributing approximately 16% of the difference to the real-world driving, bringing this gap down to 21%. This showed how important accurate cycle production from the data set is to give a representative and meaningful output. Road gradient was investigated as a possible contributor to the difference. The Prius was driven on repeated circuits of the campus to produce a simplified real-world driving cycle that could be directly linked with the corresponding gradients, which were obtained by surveying the land. This cycle was run on the chassis dynamometer and Autonomie was also used to simulate driving this cycle with and without its gradients. This study showed that gradient had a negligible contribution to fuel consumption of the HEV in the case of a circular route where returning to the start point. A main factor in the difference to real-world driving was found to be the use of climate control auxiliaries with associated ambient temperature. Investigation found this element is estimated to contribute over 15% to the difference in real-world fuel consumption, by running the heater in low temperatures and the air conditioning in high temperatures. This leaves a 6% remainder made up of a collection of other small real-world factors. Equivalent tests carried out in simulations to those carried out on the chassis dynamometer gave 20% lower fuel consumption. This is accounted for by degradation of the test vehicle at approximately 7%, and the other part by inaccuracy of the simulation model. Laboratory testing of the high voltage battery pack found it constituted around 2% of the vehicle degradation factor, plus an additional 5% due to imbalance of the battery cell voltages, on top of the 7% stated above. From this investigation it can be concluded that the driving cycle and environment have a substantial impact of the energy use of a HEV. Therefore they could be better designed by incorporating real-world driving into the development process, for example by basing control strategies on real-world drive cycles. Vehicles would also benefit from being developed for use in a particular application to improve their fuel consumption. Alternatively, factors for each of the contributing elements of real-world driving could be included in published fuel economy figures to give prospective users more representative values.

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Raisuddin, K. B. M. "Relaxation methods for simulating large power systems." Ohio : Ohio University, 1989. http://www.ohiolink.edu/etd/view.cgi?ohiou1182457060.

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Dingus, Thomas A. "Development of models for detection of automobile driver impairment." Thesis, Virginia Tech, 1985. http://hdl.handle.net/10919/45721.

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Abstract:

Two of the leading causes of automobile accidents are driver impairment due to alcohol and drowsiness. Apparently, a relatively large percentage of these accidents occur because drivers are unaware of the degree to which they are impaired due to these sources. The purpose of this research was to develop models which could detect driver impairment due to alcohol, drowsiness, or the combination of alcohol and drowsiness, and which could be practically implemented in an automobile. Such detection models, if successfully implemented in conjunction with a system to warn an impaired driver of his or her condition, could potentially save hundreds of lives each year. Six driver-subjects operated a computer controlled driving simulator during each of four conditions. The four conditions consisted of a control condition, an alcohol condition, a sleep-deprived condition, and a combination alcohol and sleep-deprived condition. Moderate levels of alcohol and sleep deprivation were used for this study. Nineteen performance and behavioral measures were collected during this study. Each measure was evaluated singly and in combination with other measures to determine potential value for detection of driver impairment. Detection models were then formulated using the most promising detection measures. The results indicated that a useful on-board drowsiness impairment detection device is possible and practical for highway driving. This device would also, in all likelihood, provide useful detection information regardless of whether low to moderate amounts of alcohol were present in a drowsy driver. The results also showed that on-board alcohol impairment detection may be possible at moderate to high BAC.
Master of Science

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Skowronn, Dietmar Reinhard. "Simulation of Switched Linear Networks." PDXScholar, 1993. https://pdxscholar.library.pdx.edu/open_access_etds/4644.

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Abstract:

This thesis deals with the time-domain analysis of switched linear networks and investigates inherent problems which have to be considered when analyzing this class of networks. Computer simulation requires the use of numerical methods and we focus on the transmission -line modelling technique (TLM) and the numerical inverse Laplace transform. A general approach based on the one-graph modified nodal description is given which allows the formulation of circuit equations of a TLM-modelled circuit by inspection. The numerical equivalence of TLM and trapezoidal rule has been found and a proof is given. A variable step size simulator has been developed based on the 4th order numerical inverse Laplace transform. The properties of this method are reviewed and its limitations are discussed. Simulation results are given to illustrate capabilities of the simulator.

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Lee, Chong Kyong 1973. "Continuation methods for steady state analysis of oscillators." Thesis, McGill University, 2006. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=99777.

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Abstract:

Oscillator circuits are an integral component of wireless communications systems and are increasingly in demand. As such systems gain widespread use, price becomes a very important factor in the design process, and the design cycle must be optimized. This puts an increasing emphasis on the proficiency of oscillator design automation tools. At the same time, as the performance requirements of such systems are becoming more stringent, the required simulation complexity is also increasing. More specifically, high frequency selectivity and low phase noise require very high quality factor oscillators, which in turn negatively affect the convergence performance of current simulation techniques. This thesis proposes a new continuation method for improving the convergence of oscillator simulations and compares this method to some of the methods reported in the literature. The proposed approach does not require a very good initial guess in order to converge to a final solution.

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Shi, Benyun. "Computational methods and mechanisms for evaluating and enhancing the robustness of energy distribution systems." HKBU Institutional Repository, 2012. https://repository.hkbu.edu.hk/etd_ra/1408.

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Matteusson, Theodor, and Niclas Persson. "Statistical Modelling of Plug-In Hybrid Fuel Consumption : A study using data science methods on test fleet driving data." Thesis, Umeå universitet, Institutionen för matematik och matematisk statistik, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-172812.

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Abstract:

The automotive industry is undertaking major technological steps in an effort to reduce emissions and fight climate change. To reduce the reliability on fossil fuels a lot of research is invested into electric motors (EM) and their applications. One such application is plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), in which internal combustion engines (ICE) and EM are used in combination, and take turns to propel the vehicle based on driving conditions. The main optimization problem of PHEV is to decide when to use which motor. If this optimization is done with respect to emissions, the entire electric charge should be used up before the end of the trip. But if the charge is used up too early, latter driving segments for which the optimal choice would have been to use the EM will have to be done using the ICE. To address this optimization problem, we studied the fuel consumption during different driving conditions. These driving conditions are characterized by hundreds of sensors which collect data about the state of the vehicle continuously when driving. From these data, we constructed 150 seconds segments, including e.g. vehicle speed, before new descriptive features were engineered for each segment, e.g. max vehicle speed. By using the characteristics of typical driving conditions specified by the Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle (WLTC), segments were labelled as a highway or city road segments. To reduce the dimensions without losing information, principle component analysis was conducted, and a Gaussian mixture model was used to uncover hidden structures in the data. Three machine learning regression models were trained and tested: a linear mixed model, a kernel ridge regression model with linear kernel function, and lastly a kernel ridge regression model with an RBF kernel function. By splitting the data into a training set and a test set the models were evaluated on data which they have not been trained on. The model performance and explanation rate obtained for each model, such as R2, Mean Absolute Error and Mean Squared Error, were compared to find the best model. The study shows that the fuel consumption can be modelled by the sensor data of a PHEV test fleet where 6 features contributes to an explanation ratio of 0.5, thus having highest impact on the fuel consumption. One needs to keep in mind the data were collected during the Covid-19 outbreak where travel patterns were not considered to be normal. No regression model can explain the real world better than what the underlying data does.
Fordonsindustrin vidtar stora tekniska steg för att minska utsläppen och bekämpa klimatförändringar. För att minska tillförlitligheten på fossila bränslen investeras en hel del forskning i elmotorer (EM) och deras tillämpningar. En sådan applikation är laddhybrider (PHEV), där förbränningsmotorer (ICE) och EM används i kombination, och turas om för att driva fordonet baserat på rådande körförhållanden. PHEV: s huvudoptimeringsproblem är att bestämma när man ska använda vilken motor. Om denna optimering görs med avseende på utsläpp bör hela den elektriska laddningen användas innan resan är slut. Men om laddningen används för tidigt måste senare delar av resan, för vilka det optimala valet hade varit att använda EM, göras med ICE. För att ta itu med detta optimeringsproblem, studerade vi bränsleförbrukningen under olika körförhållanden. Dessa körförhållanden kännetecknas av hundratals sensorer som samlar in data om fordonets tillstånd kontinuerligt vid körning. Från dessa data konstruerade vi 150 sekunder segment, inkluderandes exempelvis fordonshastighet, innan nya beskrivande attribut konstruerades för varje segment, exempelvis högsta fordonshastighet. Genom att använda egenskaperna för typiska körförhållanden som specificerats av Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle (WLTC), märktes segment som motorvägs- eller stadsvägsegment. För att minska dimensioner på data utan att förlora information, användes principal component analysis och en Gaussian Mixture model för att avslöja dolda strukturer i data. Tre maskininlärnings regressionsmodeller skapades och testades: en linjär blandad modell, en kernel ridge regression modell med linjär kernel funktion och slutligen en en kernel ridge regression modell med RBF kernel funktion. Genom att dela upp informationen i ett tränings set och ett test set utvärderades de tre modellerna på data som de inte har tränats på. För utvärdering och förklaringsgrad av varje modell användes, R2, Mean Absolute Error och Mean Squared Error. Studien visar att bränsleförbrukningen kan modelleras av sensordata för en PHEV-testflotta där 6 stycken attribut har en förklaringsgrad av 0.5 och därmed har störst inflytande på bränsleförbrukningen . Man måste komma ihåg att all data samlades in under Covid-19-utbrottet där resmönster inte ansågs vara normala och att ingen regressionsmodell kan förklara den verkliga världen bättre än vad underliggande data gör.

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Santiciolli, Fabio Mazzariol 1989. "Otimização dos armazenadores de energia elétrica de um veículo híbrido em função do ciclo de condução : Optimization of the electric energy storage systems of a hybrid electric vehicle in function of the driving cycle." [s.n.], 2014. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/265957.

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Abstract:

Orientador: Franco Giuseppe Dedini
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-24T19:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santiciolli_FabioMazzariol_M.pdf: 3517962 bytes, checksum: dce3e151594966ee424d36ea933a24f9 (MD5) Previous issue date: 2014
Resumo: Este trabalho tem a intenção de contribuir com o projeto de veículos elétricos híbridos com foco no compromisso entre economia de combustível e custo de rodagem. Com esta finalidade, faz-se uma revisão sobre a modelagem de alguns dos principais subsistemas dos veículos elétricos híbridos, como ultracapacitores, baterias, motores elétricos e motores de combustão interna, bem como sobre as formas de associação destes subsistemas em torno do veículo completo. Também se revisam os fatores que compõe a dinâmica veicular longitudinal como o Arrasto Aerodinâmico, a Resistência à Rolagem e a Resistência ao Aclive. Após o domínio dos subsistemas mais importantes e da dinâmica veicular, montam-se modelos matemáticos de veículos completos e em torno de simulações computacionais. Neste estudo fazem-se quatro tipos de simulações principais, uma relativa a um veículo convencional e outras três versões alternativas hibridizadas, variando-se o modo de associação entre baterias, ultracapacitores, choppers e motores elétricos. Em sequência, para cada versão otimizam-se os armazenadores em função da capacidade de tração elétrica e do ciclo brasileiro normatizado de condução urbana. Por fim faz-se uma análise crítica dos resultados
Abstract: This research intends to contribute to the design of hybrid electric vehicles focusing on compromise between fuel economy and running costs. For this purpose, it contains a review on the modeling of some of the main subsystems of hybrid electric vehicles, such as ultracapacitors, batteries, electric motors and internal combustion engines, as well as the forms of associating these subsystems around the whole vehicle. It also revises the factors that compose the longitudinal vehicle dynamics like Aerodynamic Drag, Rolling Resistance and Uphill Resistance. After the dominance of the main subsystems and vehicle dynamics, it describes the mathematical models of complete vehicles and around computer simulations. This study contains four main types of simulations, relative to a conventional vehicle and three other alternatives hybridized versions, varying the mode of association between batteries, ultracapacitors, choppers and electric motors. In sequence, to the amount of electric traction and the Brazilian standardized urban driving cycle are the parameters that command the optimization of each version is the energy stores. Finally it finishes in a critical analysis of the results
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica

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Latorre, Jaime A. "Real time generation station simulator." Thesis, Virginia Tech, 1988. http://hdl.handle.net/10919/43046.

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Abstract:

A real time generation station simulator which is to be used as an operator trainer is developed. The software developed simulates a Y-wound generator connected to an infinite bus through a Î /Y step up transformer and two parallel lines. The operation of the generator is simulated under normal or abnormal conditions of the power system or the generator itself. The system is simulated in two microcomputers and interaction between the simulator and the operator is provided through the computer's screen and keyboard. Different screen representations show the behavior of the generator at any moment and based on these the operator can take any action through the generator controls provided in his keyboard.

Master of Science

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Adekola, Olawale Ibrahim. "Design and development of a smart inverter system." Thesis, Cape Peninsula University of Technology, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11838/2195.

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Abstract:

Thesis (MTech (Electrical, Electronic and Computer Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2015.
The growing interest in the use of solar energy to mitigate climate change, reduction in the cost of PV system and other favourable factors have increased the penetration of the PV(Photovoltaic) systems in the market and increase in the worldwide energy supply. The main component in a DG is a smart inverter connected in a grid-tied mode which serves as a direct interface between the grid and the RES (Renewable Energy System). This research work presents a three phase grid-tied inverter with active and reactive power control capabilities for renewable energy sources (RES) and distributed generators (DG). The type of the inverter to be designed is a Voltage Source Inverter (VSI). The VSI is capable of supplying energy to the utility grid with a well regulated DC link at its input. The solution this project proposes is an implementation of the designed filter to effectively reduce the harmonics injected into the grid to an acceptable value according to standards and also an approach to control the real and reactive power output of the inverters to help solve the problems of instability and power quality of the distribution system. The design, modelling and simulation of the smart inverter system is performed in MATLAB/SIMULINK software environment. A 10 kW three-phase voltage source inverter system connected to the utility grid was considered for this research. Series of simulations for the grid-connected inverter (GCI) model was carried out using different step changes in active and reactive power references which was used to obtain the tracking response of the set power references. The effectiveness of the control system which was designed to track the set references and supply improved power quality with reduced current ripples has been verified from the simulation results obtained.

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Yen, Wen-Tsung. "Comparison of SPICE and Network C simulation models using the CAM system." PDXScholar, 1991. https://pdxscholar.library.pdx.edu/open_access_etds/4243.

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The performance of SPICE and Network C (NC) circuit simulator when simulating MOS transistor circuits has been investigated and compared. SPICE analog model, NC analog model and NC MOS_PWL model are the three MOS transistor models being used. The comparison between SPICE and NC includes five areas. They are MOS transistor model, circuit analysis and computational methods, limitation on the ability to simulate circuits containing the MOS transistor diode configuration, run time and the ability to build new circuit component models using derived equations.

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Murphy, Jonathan Rodgers. "A robust multi-objective statistical improvement approach to electric power portfolio selection." Diss., Georgia Institute of Technology, 2012. http://hdl.handle.net/1853/45946.

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Motivated by an electric power portfolio selection problem, a sampling method is developed for simulation-based robust design that builds on existing multi-objective statistical improvement methods. It uses a Bayesian surrogate model regressed on both design and noise variables, and makes use of methods for estimating epistemic model uncertainty in environmental uncertainty metrics. Regions of the design space are sequentially sampled in a manner that balances exploration of unknown designs and exploitation of designs thought to be Pareto optimal, while regions of the noise space are sampled to improve knowledge of the environmental uncertainty. A scalable test problem is used to compare the method with design of experiments (DoE) and crossed array methods, and the method is found to be more efficient for restrictive sample budgets. Experiments with the same test problem are used to study the sensitivity of the methods to numbers of design and noise variables. Lastly, the method is demonstrated on an electric power portfolio simulation code.

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Sable, Daniel Mark. "Modeling and analysis of a two loop controlled boost regulator in a satellite application." Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, 1985. http://hdl.handle.net/10919/101258.

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Zimbico, Acácio José. "Análise comparativa de técnicas de compressão aplicadas a imagens médicas usando ultrassom." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/820.

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Abstract:

CAPES
A área de compressão de imagem é de grande importância para aplicações médicas. As técnicas de compressão têm sido muito estudadas por permitirem representar de forma eficiente os dados, reduzindo o espaço necessário para armazenamento e minimizando a demanda na transmissão através de canais de comunicação. A técnica de compressão JPEG usa a transformada discreta de cossenos bidimensional e as técnicas Joint Photographic Experts Group 2000 (JPEG2000), Set Partitioning in Hierarchical Trees (SPIHT) e Embedded Zerotree Wavelet (EZW) usam a Transformada Wavelet bidimensional. Neste trabalho, uma análise comparativa é feita usando as métricas Mean Squared Error (MSE), Peak Signal to Noise Ratio (PSNR), Cross Correlation (CC) e Structural Similarity (SSIM) assim como uma avaliação indireta de esforço computacional através do tempo de processamento. A análise usando a técnica de compressão JPEG usando blocos de tamanhos diferentes permite concluir sobre a influência da frequência central dos transdutores ultrassônicos nos detalhes da imagem assim como concluir que o uso de blocos de tamanho 8x8 e 16x16 pixeis tem o melhor desempenho que o uso de blocos de menos tamanho. Adicionalmente, ao avaliar matrizes de quantização alternativas propostas por Hamamoto, Veraswamy e Abu para a técnica de compressão JPEG introduzem melhorias na qualidade da imagem de ultrassom reconstruída quando comparadas a matriz de quantização tradicional considerada taxa de compressão constante na comparação. Para técnicas usando a transformada wavelet foi possível observar o impacto significativo na qualidade da imagem de ultrassom reconstruída em função dos filtros utilizados. Finalmente, pode-se concluir que o algoritmo JPEG2000 apresenta o melhor desempenho em relação à qualidade de imagem e ao tempo de processamento quando comparado com os algoritmos JPEG, SPIHT e EZW.
The area of image compression is of great importance for medical applications. Compression techniques have been studied for allowing to efficiently representing the data, reducing the required storage space and minimizing the demand on transmission through communication channels. The JPEG compression technique uses a two-dimensional discrete cosine transform and techniques Joint Photographic Experts Group 2000 (JPEG2000), Set Partitioning in Hierarchical Trees (SPIHT) and Embedded Zerotree Wavelet (EZW) use the two-dimensional wavelet transform. In this work, a comparative analysis is made using the metrics Mean Squared Error (MSE), Peak Signal to Noise Ratio (PSNR), Cross Correlation (CC) and Structural Similarity (SSIM) as well as an indirect assessment of computational effort through time processing. The analysis using the JPEG compression technique using blocks of different sizes allows us to conclude on the influence of the center frequency of the ultrasonic transducers in the details of the image so as to conclude that the use of blocks of size 8x8 and 16x16 pixels has better performance than the use of note less size. Additionally, in evaluating alternative quantization matrices proposed by Hamamoto, Veraswamy and Abu for JPEG compression technique is concluded that these introduce improvements in the quality of reconstructed ultrasound image when compared to traditional matrix quantization considered that given compression rate in comparison. Techniques for using the wavelet transform have been possible to observe a significant impact on the quality of the ultrasound image reconstructed on the basis of the filters used. Finally, it was concluded that the JPEG2000 algorithm has the best performance with respect to image quality and processing time compared with JPEG, EZW and SPIHT algorithms.

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Denjean, Sebastien. "Sonification des véhicules électriques par illusions auditives : étude de l'intégration audiovisuelle de la perception du mouvement automobile en simulateur de conduite." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4710.

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Abstract:

Ces travaux de thèse portent sur la mise en place d’une stratégie de sonification qui vise à proposer un retour sonore pouvant se substituer au bruit moteur dans les véhicules électriques, rendant au conducteur les informations qu’il transmet habituellement sur la dynamique du véhicule.Pour cela, nous nous sommes basés sur une première phase d’analyse qui nous a permis d’étudier comment le bruit automobile influence notre perception du mouvement. A partir de deux expériences menées en simulateur de conduite, nous avons pu relier le retour sonore et la vitesse perçue par le conducteur, définissant ainsi la métaphore du bruit moteur sur laquelle s’appuie le contrôle des sons de synthèse.De façon similaire au bruit moteur, le retour sonore proposé informe le conducteur par l’intermédiaire de sa variation de hauteur tonale. Pour arriver à un son qui informe le conducteur efficacement et qui reste acceptable sur toute la gamme de vitesse du véhicule, nous nous sommes appuyés sur l’illusion de glissando infini de Shepard-Risset, qui nous permet de donner un retour d’information précis grâce à une hauteur tonale qui varie rapidement tout en restant contenue dans une plage de fréquence restreinte.L’apport de cette stratégie a enfin été testé lors de deux expériences, la première portant sur l’influence de ce retour sonore sur la perception de la vitesse des conducteurs, la seconde sur leur comportement dans une tâche de freinage. Ces deux études ont montré un effet significatif du retour sonore qui suggère que ces informations sont bien intégrées par les conducteurs, faisant de ces sons un candidat prometteur pour devenir le « bruit moteur » des véhicules de demain
This thesis aims to build an auditory display to sonify electric vehicles. Our goal consisted in bringing back to the driver the motion information, which is usually provided by the combustion engine noise.The first stage of this work consisted in analyzing how automotive noises can influence drivers’ perception of motion. We conducted two driving simulator experiments to study drivers’ speed perception in presence of different automotive noises. These results provided a link between the acoustic feedback and the speed perceived by the driver, on which we based our sonification strategy.Similarly to combustion engine noise, the acoustic feedback proposed in this work informs the driver via its pitch variation. We used the Shepard Risset glissando illusion to sonify the whole speed range of the vehicle. Pitch circularity in the construction of these sounds provides a precise information on small speed variation with fast pitch variations, and is in addition restrained within a narrow bandwith.We then tested the contribution of this strategy in two experiments. The first dealt with the influence of the proposed sounds on drivers’ speed perception ; the second with their behavior in a common braking task. These studies showed that the drivers easily integrate the information brought by this sound, and that it influences their perception of motion and modifies their driving behavior. These inputs make the proposed sound a good candidate to become the new « engine noise » of future electric cars

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Strohm, Christian. "Circuit Simulation Including Full-Wave Maxwell's Equations." Doctoral thesis, Humboldt-Universität zu Berlin, 2021. http://dx.doi.org/10.18452/22544.

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Abstract:

Diese Arbeit widmet sich der Simulation von elektrischen/elektronischen Schaltungen welche um elektromagnetische Bauelemente erweitert werden. Im Fokus stehen unterschiedliche Kopplungen der Schaltungsgleichungen, modelliert mit der modifizierten Knotenanalyse, und den elektromagnetischen Bauelementen mit deren verfeinerten Modell basierend auf den vollen Maxwell-Gleichungen in der Lorenz-geeichten A-V Formulierung welche durch Finite-Integrations-Technik räumlich diskretisiert werden. Eine numerische Analyse erweitert die topologischen Kriterien für den Index der resultierenden differential-algebraischen Gleichungen, wie sie bereits in anderen Arbeiten mit ähnlichen Feld/Schaltkreis-Kopplungen hergeleitet wurden. Für die Simulation werden sowohl ein monolithischer Ansatz als auch Waveform-Relaxationsmethoden untersucht. Im Mittelpunkt stehen dabei Zeitintegration, Skalierungsmethoden, strukturelle Eigenschaften und ein hybride Ansatz zur Lösung der zugrundeliegenden linearen Gleichungssysteme welcher den Einsatz spezialisierter Löser für die jeweiligen Teilsysteme erlaubt. Da die vollen Maxwell-Gleichungen zusätzliche Ableitungen in der Kopplungsstruktur verursachen, sind bisher existierende Konvergenzaussagen für die Waveform-Relaxation von gekoppelten differential-algebraischen Gleichungen nicht anwendbar und motivieren eine neue Konvergenzanalyse. Auf dieser Analyse aufbauend werden hinreichende topologische Kriterien entwickelt, welche eine Konvergenz von Gauß-Seidel- und Jacobi-artigen Waveform-Relaxationen für die gekoppelten Systeme garantieren. Schließlich werden numerische Benchmarks zur Verfügung gestellt, um die eingeführten Methoden und Theoreme dieser Abhandlung zu unterstützen.
This work is devoted to the simulation of electrical/electronic circuits incorporating electromagnetic devices. The focus is on different couplings of the circuit equations, modeled with the modified nodal analysis, and the electromagnetic devices with their refined model based on full-wave Maxwell's equations in Lorenz gauged A-V formulation which are spatially discretized by the finite integration technique. A numerical analysis extends the topological criteria for the index of the resulting differential-algebraic equations, as already derived in other works with similar field/circuit couplings. For the simulation, both a monolithic approach and waveform relaxation methods are investigated. The focus is on time integration, scaling methods, structural properties and a hybrid approach to solve the underlying linear systems of equations with the use of specialized solvers for the respective subsystems. Since the full-Maxwell approach causes additional derivatives in the coupling structure, previously existing convergence statements for the waveform relaxation of coupled differential-algebraic equations are not applicable and motivate a new convergence analysis. Based on this analysis, sufficient topological criteria are developed which guarantee convergence of Gauss-Seidel and Jacobi type waveform relaxation schemes for introduced coupled systems. Finally, numerical benchmarks are provided to support the introduced methods and theorems of this treatise.

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Lazzaretti, André Eugenio. "Segmentação, classificação e detecção de novas classes de eventos em oscilografias de redes de distribuição de energia elétrica." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1144.

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Abstract:

CAPES
Este trabalho apresenta novas abordagens para duas das etapas fundamentais relacionadas com análise automática de oscilografias de redes de distribuição: a detecção dos instantes transitórios e a sua classificação. Para comparação e validação dos métodos são utilizadas duas bases de dados, sendo uma delas formada por dados simulados no aplicativo Alternative Transient Program e outra contendo dados reais de oscilógrafos instalados em uma rede de distribuição de energia elétrica. Os dados reais apresentam um conjunto de eventos relevante para as análises aqui propostas, principalmente por conter uma gama variada de eventos, incluindo transitórios decorrentes de descargas atmosféricas. Com relação à detecção de transitórios (segmentação de oscilografias), foram testados os métodos atualmente propostos na literatura, os quais contemplam Filtro de Kalman, Transformada Wavelet Discreta e Modelos Autorregressivos, além de serem propostas duas novas técnicas baseadas no Operador de Energia de Teager e Representação de Dados Utilizando Vetores Suporte. Demonstra-se que, tanto para dados simulados quanto para dados reais, o método de detecção baseado na Representação de Dados utilizando Vetores Suporte aponta para um melhor desempenho global no processo de detecção. Com relação à classificação automática de oscilografias, propõe-se uma nova abordagem incluindo um estágio dedicado à detecção de padrões não inseridos no aprendizado prévio do classificador, denominados de novidades, além da própria classificação multiclasse normalmente empregada para diferenciar múltiplas classes conhecidas a priori. São testadas abordagens utilizando a detecção de novidades e classificação multiclasse em estágios simultâneos e subsequentes, com base nos classificadores X-Médias, K-Vizinhos-Mais-Próximos e Representação de Dados Utilizando Vetores Suporte com diferentes formulações, além do próprio classificador multiclasse baseado em Máquinas de Vetor Suporte. Adicionalmente, é proposto um tratamento aos padrões considerados como novidades, com o intuito de fornecer informações ao especialista sobre as similaridades existentes entre os padrões desse conjunto. Para realizar esse processo, optou-se por utilizar modelos de agrupamento automático. Os resultados finais, principalmente para a base de dados incluindo eventos reais, mostram que é possível obter um desempenho de classificação relevante (acima de 80%) para cada um dos estágios do processo de classificação proposto, o qual inclui a detecção de novidades, a classificação multiclasse e o processamento de padrões classificados como novidades (agrupamento automático).
This work presents new approaches for two of the fundamental steps in automatic waveform analysis in electrical distribution systems: transient time detection and its classification. Two datasets were used to compare and validate the proposed methods. The first is composed by simulated waveforms, by using the Alternative Transient Program, while the second is formed by real data from a monitoring system developed for overhead distribution power lines. The real data present a set of relevant events for the analysis proposed here, mainly due to the variety of events, including lightning-related transients. Regarding transient detection (waveform segmentation), the experiments involve usual segmentation methods, such as Kalman filtering, standard Discrete Wavelet Transform, and autoregressive models, besides two new techniques based on the Teager Energy Operator and Support Vector Data Description. The results obtained on both simulated and real world data demonstrate that the method based on Support Vector Data Description outperforms other methods in the transient identification task. Regarding the automatic waveform classification, a new approach including the detection of classes not defined in the training stage (called novelties) is presented. Also, the classifier is able to discriminate among multiple known classes, normally defined as multi-class classification. Two different approaches are compared, by using multi-class classification and novelty detection in two subsequent stages and in a simultaneous way. The following classifiers were assessed: X-Means, K-Nearest-Neighbors, and Support Vector Data Description with different formulations, besides the Support Vector Machine for multi-class classification. Furthermore, a technique for the post-processing of the novelties is presented, in order to provide some useful information for the experts, regarding possible similarities in the novelty set. To accomplish this task, automatic clustering methods were used. The final results, especially for the dataset with real examples, show that it is possible to obtain a relevant classification performance (above 80%) in each one of the three stages of the classification process: multi-class classification, novelty detection, and the post-processing applied to the novelties (automatic clustering).

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Koizumi, Marcos Tsuyoshi. "Desenvolvimento de sensores e instrumentação aplicados no projeto de equipamentos analisadores de qualidade de energia elétrica." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2012. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/505.

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Abstract:

CAPES
Uma má qualidade de energia elétrica gera grandes prejuízos para a sociedade. Desta forma são utilizados equipamentos denominados analisadores de qualidade de energia elétrica para quantizar os valores destes distúrbios e assim determinar as causas destas anormalidades. O grande problema destes equipamentos é o custo elevado e geralmente são importados inviabilizando uma medição multiponto do sistema elétrico do cliente. Neste cenário, este trabalho objetiva fornecer subsídios e alternativas para o desenvolvimento de equipamentos analisadores de qualidade de energia, que consiste de um conjunto com sensores de corrente e tensão e um módulo central de processamento. No desenvolvimento de quaisquer sensores ou instrumentação surgem algumas dificuldades de condicionamento de sinal por causa das características elétricas do componente usado e principalmente por causa do ruído. Alguns meios de contornar estes problemas são a utilização de uma instalação adequada dos equipamentos de medição, blindagens eletromagnéticas e projeto de PCB’s. No caso de sensores magnéticos, a histerese, saturação magnética e as interferências por campos magnéticos externos introduzem erro de medida no sistema e para a resolução destes problemas foram adotadas configurações de sensores Hall em malha fechada e diferencial. Outro componente que pode ser usado é o sensor Flux-gate que possui potencialidade para medições de corrente de pequena ordem além de oferecer a vantagem de maior integrabilidade ao sistema medidor. Na sequência foi projetado e construído um registrador de tensão e corrente para análise de qualidade de energia elétrica, denominado PQ-Logger, que pode usar estes sensores mencionados anteriormente. O uso de um DSP e um chip para acessar um pendrive genérico permite o armazenamento destes dados. O PQ-Logger-Tran é outro equipamento que foi idealizado para armazenar trechos de transiente de média frequência. Os resultados indicam positivamente o uso conjunto destes sensores de corrente e o equipamento desenvolvido para o propósito de medição destes parâmetros de forma rápida e econômica na infraestrutura elétrica do cliente.
A poor quality power causes large losses to society. Thus it is used an equipment named power quality analyzers for magnitude measurement of these disturbances and determine the causes of these abnormality. The principal problem with these devices is the high cost and they usually are imported that invalidates multipoint measurement of client’s electrical system. In this scenario, this work aims to provide support and alternatives for the development of power quality analyzers, which consists of a set with voltage and current sensors and a central processing module. In the development of any sensors or instrumentation there are difficulties on signal conditioning generated from the used component’s electrical characteristics and principally noise. Some solutions for these problems is the use of proper measuring equipment installation, electromagnetic shielding and design of PCBs. For magnetic sensors, the hysteresis, magnetic saturation and interference by external magnetic fields introduce measurement error in the system and to solve these problems it was adopted Hall sensors in closed-loop and differential configurations. Another component that can be used is the Flux-gate sensor that has potential use in small range current measurements and offers the advantage of higher integrability in the meter system. Following is designed and built a voltage and current logger for Power quality analysis, called PQ-Logger that may utilize the sensors mentioned above. The use of a DSP and a chip for accessing a generic flash drive allows storage of these data. The PQ-Logger-Tran is other equipment that was designed to store snippets of mid-frequency transient. The results positively indicate the combined use of these current sensors and equipment developed for the measuring purpose of these parameters in a quickly and economically form in the customer‘s electrical infrastructure.

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Alvarenga, Daniel Bernardo de. "Projeto e implementação de um retificador isolado em alta frequência." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/840.

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Abstract:

NHS
Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação de um retificador Ponte Completa isolado em alta frequência com elevado fator de potência para aplicações em UPS. Este conversor é composto por um conversor Boost multi-fase operando em modo contínuo (CCM) integrado a um conversor ZVS CC-CC Ponte Completa sem o indutor de saída operando em modo descontínuo (DCM). A topologia apresenta comutação suave intrínseca, permitindo a operação com baixas perdas por comutação em altas frequência. Este conversor também apresenta operação multi-fase e redução da ondulação da corrente de entrada com o uso de dois indutores de entrada. A estrutura sem ponte de diodos possibilita a redução do número de componentes da etapa de potência, apresentando baixas perdas por condução. A implementação de uma nova malha de controle de potência, adicional ao controle convencional, permite melhor resposta dinâmica do conversor. Os detalhes da estratégia de controle, bem como o projeto dos componentes do circuito são apresentados. Os resultados são obtidos através de um protótipo com frequência de chaveamento de 43,2 kHz e comprovados através da simulação, sendo o rendimento máximo é igual a 92,2 % com potência nominal, 1,7 kW. Um novo controle com duas modulações independentes também é proposto, permitindo o conversor também operar como abaixador de tensão. Esta modificação possibilita maior faixa de tensão de saída do conversor e consequentemente para a saída do UPS.
This paper presents the development and implementation of a high power factor full-bridge rectifier with high frequency isolation for UPS applications. This converter is composed by a multiphase boost converter operating in continuous mode (CCM) integrated with a ZVS DC-DC full-bridge converter without the output inductor and operating in discontinuous mode (DCM). The topology presents intrinsic ZVS commutation allowing the operation with lower switching losses at higher frequencies. It also presents multiphase operation and input current ripple reduction by using two input inductors. The structure bridgeless rectifier reduces the number of semiconductors in conduction of power circuit, presenting lower conduction losses. The implementation of a new power loop control, allows a better dynamic converter response. Details of the control strategy and circuits components design are presented. The results are verified through a prototype with switching frequency equal to 43,2 kHz and the maximum efficiency is equal to 92,2 % at nominal power, 1,7 kW. A new control with two independent modulations is also proposed, allowing the converter operating also as step-down voltage. This modification provides greater range of converter output voltage and thus the output of the UPS.

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Justina, Hellen Mathei Della. "Interação entre as áreas funcionais do sistema visual e do sistema vestibular: estudo com RMF e EGV." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/850.

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Abstract:

CAPES, CNPq
O equilíbrio estático corporal é comandado por três sistemas sensoriais: o sistema vestibular, responsável pelas informações sobre a posição e os movimentos da cabeça; o sistema visual, que informa a posição espacial dos objetos em relação ao nosso corpo; e o sistema proprioceptivo, que controla a postura e a movimentação corporal. Estes três sistemas devem funcionar sempre em sintonia, caso contrário, o indivíduo apresentará problemas de equilíbrio. Dessa forma, é importante caracterizar as regiões corticais, bem como suas interações, envolvidas neste processo. Para isto, é necessário a utilização de técnicas de neuroimagem funcional, sendo a ressonância magnética funcional (RMf) uma das técnicas mais utilizadas neste campo nos dias de hoje. Entretanto, uma grande parte dos experimentos de RMf requer o uso de aparelhos eletrônicos para produzir estimulações somatosensoriais no corpo humano, onde a principal dificuldade é o seu ambiente hostil aos circuitos eletrônicos. A estimulação galvânica vestibular é um dos métodos mais utilizados para estimular o sistema vestibular. Esta consiste em fornecer uma corrente de baixa amplitude diretamente nas aferências vestibulares, a qual atua no disparo dos neurônios vestibulares primários atingindo principalmente as aferências otolíticas e as fibras dos canais semicirculares. O objetivo deste trabalho é analisar e avaliar as áreas cerebrais envolvidas com as estimulações visual e galvânica vestibular e suas interações, utilizando a técnica de RMf e um estimulador galvânico vestibular. Para tanto, como primeira etapa desta pesquisa, validou-se in vivo um estimulador galvânico vestibular. O estimulador elétrico não interferiu de forma significativa na qualidade das imagens de ressonância magnética e pode ser utilizado com segurança nos experimentos de RMf. Testes foram realizados para determinar um eletrodo suficientemente confortável para o voluntário durante a estimulação galvânica vestibular e que não causasse artefato nas imagens. Após estas etapas concluídas, 24 voluntários foram selecionados para realizarem três tarefas: uma puramente visual (um tabuleiro de xadrez piscante no centro da tela), uma puramente vestibular (pela aplicação da estimulação galvânica vestibular) e uma simultânea, com a apresentação em conjunto dos estímulos visual e vestibular. A estimulação puramente visual mostrou ativação dos córtices visual primário e associativo, enquanto que a estimulação puramente vestibular levou a ativação das principais áreas envolvidas com a função multimodal do sistema vestibular, como o córtex parietoinsular vestibular, o lóbulo parietal inferior, o giro temporal superior, o giro pré-central e o cerebelo. A estimulação simultânea dos sistemas visual e vestibular resultou na ativação dos giros frontal médio e inferior. Além do padrão de interação visual-vestibular inibitório recíproco ter sido mais evidente durante a condição simultânea, observou-se que as regiões frontais (córtex dorsomedial pré-frontal e giro frontal superior) estão envolvidas com o processamento da função executiva quando existem informações conflitantes dos sistemas visual e vestibular.
The static body equilibrium is controlled by three sensory systems: the vestibular system, responsible for informing the position and the movements of the head; the visual system, which informs the spatial objects position relative to the body; and the proprioceptive system, which controls posture and body movements. These three systems must always work in harmony, otherwise the individual will present balance problems. Thus, it is important to characterize the cortical regions, as well as their interactions, involved in this process. For this it is necessary to use functional neuroimaging techniques, the functional magnetic resonance imaging (fMRI) is one of the most used techniques in this field nowadays. However, a large fMRI experiments require the use of electronic devices for producing somatosensory stimulation in the human body, where the main difficulty is its hostile environment for electronic circuits. The galvanic vestibular stimulation is one of the most used methods to stimulate the vestibular system. This stimulation consist of applying a low current amplitude directly on vestibular afferents, which acts firing the primary vestibular neurons, affecting the otolithic afferents and the semicircular canals fibers. The objective of this work is to evaluate and analyze the brain areas involved with visual and galvanic vestibular stimulations and their interactions using fMRI. Therefore, as a first step of this research, a galvanic vestibular stimulator was validated in vivo. The electrical stimulator did not interfere in a significance way on magnetic resonance images quality and could be safely used in fMRI experiments. Tests were performed to select an electrode sufficiently comfortable for the volunteer during the galvanic vestibular stimulation and that do not cause artifacts in the images. After completed these steps, 24 subjects were selected to perform three tasks: a purely visual (a flashing checkerboard in the center of the screen), a purely vestibular (with application of galvanic vestibular stimulation) and a simultaneous, presenting the visual and vestibular stimuli together. The purely visual stimulation showed activation of the primary and associative visual cortices, while the purely vestibular stimulation led to activation of areas involved in multimodal function of the vestibular system, such as the parieto-insular vestibular cortex, the inferior parietal lobe, the superior temporal gyrus, the precentral gyrus and the cerebellum. The simultaneous stimulation of visual and vestibular systems resulted in activation of the middle and inferior frontal gyri. In addition to the reciprocal inhibitory visualvestibular interaction pattern had been more evident during the simultaneous condition, it was observed that frontal regions (dorsomedial prefrontal cortex and superior frontal gyrus) are involved with the executive function processing when there is conflicting information of visual and vestibular systems.

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Grande, Karin Cristine. "Análise da energia utilizada por bisturi elétrico na ablação de tecido orgânico." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1150.

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Abstract:

A eletrocirurgia é uma técnica cirúrgica que utiliza o bisturi elétrico para a realização do corte, dessecação e coagulação do tecido orgânico, diminuindo dessa forma os riscos de hemorragia. O bisturi elétrico usa o processo da faiscância para a realização do trabalho. Esse processo provoca, entre outras coisas, o aquecimento da água intracelular e, consequentemente, o rompimento da célula do tecido. Embora se saiba a quantidade de energia entregue pelo bisturi elétrico, pouco se sabe sobre as parcelas de energia envolvidas nos vários fenômenos do processo eletrocirúrgico, principalmente no corte, onde as células sofrem ablação por vaporização. Com base neste problema, foi desenvolvida esta pesquisa, que teve o objetivo de determinar a energia necessária para o corte eletrocirúrgico, através dos parâmetros elétricos envolvidos e da energia utilizada para a vaporização da água do tecido orgânico. O método desenvolvido foi testado em três experimentos, com várias séries de cortes específicos em cada. Demonstrou-se que da energia total que é entregue pelo bisturi, menos de 10% é utilizada para o corte, ou especificamente, para a vaporização da água do tecido. O restante da energia acaba sendo utilizada em outros processos que começarão a ser analisados em outros trabalhos.
Electrosurgery is a surgical technique that uses an electrosurgical device for cutting, drying (desiccation), and coagulation of organic tissue, thereby reducing the risk of bleeding. Electrosurgical device uses sparking phenomena for this purpose. This process causes heating of intracellular water and, consequently, the rupture of the cell in the organic tissue. Although the amount of energy delivered by the electrosurgical device is easy to know, little is known about the exactly amount of energy involved in the various phenomena of electrosurgical procedure, especially in cutting, where cells suffer ablation by vaporization Based on this was developed this research, which objective is to determine the energy required for the electrosurgical cutting through the electrical parameters involved and the energy used for the vaporization of water of organic tissue. The method developed was corted in three experiments, with a series of specific tests in each. It has been show that only about 10% of total energy is used for cutting, or specifically, for the vaporization of water of organic tissue. The rest of the energy is used in other processes that need more investigation to be understood.

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Yu, Xu. "Tank-to-Wheel Energy Breakdown Analysis." Thesis, KTH, Fordonsdynamik, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-280559.

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Abstract:

In early design phase for new hybrid electric vehicle (HEV) powertrains, simulation isused for the estimation of vehicle fuel consumption. For hybrid electric powertrains,fuel consumption is highly related to powertrain efficiency. While powertrainefficiency of hybrid electric powertrain is not a linear product of efficiencies ofcomponents, it has to be analysed as a sequence of energy conversions includingcomponent losses and energy interaction among components.This thesis is aimed at studying the energy losses and flows and present them in theform of Sankey diagram, later, an adaptive energy management system is developedbased on current rule-based control strategy. The first part involves developing energycalculation block in GT-SUITE corresponding to the vehicle model, calculating allthe energy losses and flows and presenting them in Sankey diagram. The secondpart involves optimizing energy management system control parameters according todifferent representative driving cycles. The third part involves developing adaptiveenergy management system by deploying optimal control parameter based on drivingpattern recognition with the help of SVM (support vector machine).In conclusion, a sturctured way to generate the Sankey diagram has been successfullygenerated and it turns out to be an effective tool to study HEV powertrain efficiencyand fuel economy. In addition, the combination of driving pattern recognition andoptimized control parameters also show a significant potential improvement in fuelconsumption.
Under den tidiga utvecklingsfasen av nya elektrifieradedrivlinor for hybridapplikationer (HEV) används simulering för uppskattning avfordonets bränsleförbrukning. För dess drivlinor är bränsleförbrukningen i hög gradkopplad till drivlinans verkningsgrad. Även om drivlinans verkningsgrad inte ären linjär prokukt av komponenternas verkningsgrad behöve rden analyseras somen sekvens av energiomvandlingar, inklusive förluster och energipåverkan mellankomponenter.Detta examensarbete syftar till att undersöka energiförluster och flöden samtpresentera dessa i form av sankey diagram. Senare utvecklas ett anpassningsbartenergihanteringssystem baserat på nuvarande regelbaserad kontrollstrategi. Deninledande delen involverar utvecklandet av energianalys i GT-SUITE som motsvararfordonsmodellen, beräkningar av totala energiförluster och flöden samt presentationav dessa i ett sankey diagram. Den andra delen innefattar optimering avenergihanteringssystems kontrollparametrar enligt olika representativa körcykler.Den tredje delen involverar utveckling av anpassningsbara energihanteringssystemgenom användning av optimala kontrollparameterar baserad på detektering avkörbeteende med hjälp av SVM ( stödvektormaskin).Slutligen, ett strukturerat sätt att generera sankey diagrammet har med framgånggenererats och visat sig vara ett effektivt verktyg för studier av HEV drivlinorseffektivitet och bränsleekonomi. Dessutom visar kombinationen av detektering avkörbeteende och optimerade kontrollparametrar på en markant potentiell förbättringi bränsleförbrukning.

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Ganacim, Júlio César Secolo. "Estudo do controle com Feedforward de potência e realimentação direta aplicado ao retificador Boost Bridgeless com alto fator de potência." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1154.

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Abstract:

Neste trabalho é apresentado um estudo de controladores aplicados a retificadores boost pré reguladores de alto fator de potência. A estratégia convencional, mais utilizada, é o controle por valores médios instantâneos que apresenta uma malha de corrente rápida e uma malha de tensão lenta. A frequência de corte desta última malha é baixa devido a ondulação de tensão de saída no dobro da frequência da rede que deve existir para apresentar uma corrente de entrada com baixa distorção harmônica. Esses controles apresentam um sobressinal elevado e transição lenta durante transitórios de carga, levando a elevação da tensão dos capacitores de saída. A técnica apresentada é um controlador digital com feedforward de potência de saída associado a uma malha de realimentação direta, também conhecido como autocontrole. Essa estratégia possibilita melhores resultados nos transitórios de carga possibilitando redução do capacitor de saída com reduzido sobressinal no transitório de carga.
In this work a study applied in controlled boost rectifiers with high power factor is presented. A most widely used conventional control strategy is the instant average current control, this kind of control have a fast current loop and a slow voltage loop.The cutoff frequency of the voltage loop is low because the output voltage ripple must be twice the frequency of the input network, that need to exist to provide an input current with low harmonic distortion. These controllers feature a high overshoot and a slow transition during the transient load what leads a high voltage in the output capacitors. The developed technique is a digital controller that operate with a feedforward output power associated with one cycle control. This strategy provides better results in the load transient, reducing the overshoot and alloying a reduction of the output capacitor.

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Longo, Jean Paulo Nakatu. "Electrical impedance measurements of clathrate hydrates." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1406.

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Abstract:

PETROBRAS
Dentre os desafios no processo de produção de hidrocarbonetos na indústria de óleo e gás, uma área em destaque nos últimos anos é conhecida como garantia de escoamento, a qual envolve assegurar de forma contínua que os fluidos (óleo ou gás) escoem pelas tubulações que conectam o poço aos sistemas de separação na superfície. Um dos principais problemas enfrentados está ligado à deposição de hidratos de gás em tubulações, podendo estes diminuir o diâmetro útil ou até obstruir as tubulações, gerando perdas financeiras consideráveis devido a, principalmente, parada de produção. Hidratos de gás ou clatratos são estruturas cristalinas sólidas semelhantes ao gelo, normalmente formados por moléculas de água e gás em determinadas condições de pressão e temperatura. Atualmente não existe uma técnica de medição estabelecida para monitoração da formação de hidratos em tubulações. Uma técnica candidata é a medição da impedância (ou o espectro de impedância) dos fluidos, pois se trata de uma técnica simples, robusta e de baixo custo. Com o objetivo de investigar o processo de formação de hidratos de forma controlada, foram realizados e analisados diversos experimentos com três sistemas de medição diferentes operando três células de medição distintas. Um sistema totalmente comercial, um sistema misto e um sistema dedicado foram utilizados para realizar medidas de impedância do processo de formação de hidratos. Os testes foram realizados com uma substância modelo (tetrahidrofurano – THF) em mistura com água, com a qual é possível a formação de hidratos sem a necessidade do uso de uma célula pressurizada. Os dois primeiros sistemas (comercial e misto) são capazes de medir o espectro de impedância na faixa 101 Hz até 107 Hz. Já o sistema dedicado opera em frequência fixa (tipicamente 5 MHz). Os resultados mostraram-se promissores no que diz respeito à monitoração da formação de hidratos, já que diferenças consideráveis nos valores de impedância são observadas para a mistura de THF-água em estado líquido e com a presença de hidratos. Dessa maneira, o sistema desenvolvido aliado ao processamento dos dados experimentais pode ser empregado em trabalhos futuros como ferramenta simples para monitorar a formação de hidratos em tubulações.
Among the challenges in the oil and gas industry for hydrocarbon production, a featured area in recent years is known as flow assurance, which involves to guarantee the continuously stream of fluids (oil or gas) through pipelines connecting wellhead to separation systems at topside. One of the main problems is related to the deposition of gas hydrates in pipelines, since these deposits may reduce the effective pipe diameter or even clog pipelines, causing considerable financial losses mainly due to production stop. Gas hydrates or clathrates are crystalline solid ice-like structures, typically formed by water and gas molecules under certain conditions of pressure and temperature. Currently there is no established measurement technique for monitoring the hydrate formation in pipelines. One candidate technique is impedance (or impedance spectrum) measurement of fluids, since it is simple, robust and low cost. With the objective of investigating hydrate formation in a controlled environment, several experiments with three different measuring systems operating three different measuring cells have been performed and evaluated. A fully commercial, a mixed, and a dedicated measuring system were applied for obtaining impedance data of hydrates formation. The experimental tests were performed with a model substance (tetrahydrofuran - THF) in mixture with water which allows the monitoring of hydrates formation at ambient pressures (i.e. no need to use a pressurized cell). The first two systems (commercial and mixed) are able to measure the impedance spectrum in the range 10 Hz to 10 MHz. The dedicated system operates at a fixed frequency (typically 5 MHz). The results show that considerable differences in impedance values are observed for the THF-water mixture in liquid conditions and with the presence of hydrates, hence being promising in hydrates formation monitoring. In this way, the developed measurement system allied to appropriated data processing routines has the potential to be applied as simple tool to monitor hydrate formation in pipes.

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Baroncini, Virgínia Helena Varotto. "Método de caracterização do escoamento bifásico usando sensores de deformação baseados em redes de Bragg em fibras ópticas." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1153.

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Abstract:

Este estudo desenvolve uma técnica para caracterizar o escoamento bifásico, utilizando sensores de deformação baseados em redes de Bragg em fibras ópticas. Esses sensores apresentam características relevantes, a pequena dimensão e a possibilidade de medição com precisão em um grande número de parâmetros em condições diversas. A unidade sensora é constituída por uma rede de Bragg em fibra óptica posicionada transversalmente em relação ao escoamento e fixado nas paredes do tubo. A pressão hidrodinâmica aplicada pelo escoamento de líquido ou pelo escoamento de líquido e gás induz deformação na fibra óptica, a qual pode ser detectada pela rede de Bragg. Como a pressão aplicada está diretamente relacionada com a vazão mássica, é possível estabelecer uma relação usando o deslocamento do comprimento de onda da ressonância da rede de Bragg para determinar a vazão mássica quando a velocidade de escoamento é bem conhecida. No escoamento bifásico, há uma alteração significativa na força aplicada na fibra óptica, a qual contabiliza as densidades distintas das referidas substâncias. Logo, a deformação da fibra óptica e a correspondente mudança de comprimento de onda de rede de Bragg serão muito diferentes quando no escoamento houver uma bolha de ar ou um pistão de líquido, permitindo, assim a sua detecção à medida que o escoamento flui através do tubo. Devido a sua capacidade de multiplexação e versatilidade, o uso de sensores de redes de Bragg em fibra óptica mostrou ser particularmente adequado para esta aplicação. Uma ferramenta de detecção de 18 sensores quase distribuídos uniformemente ao longo do tubo foi desenvolvida tornando possível a caracterização do escoamento, bem como o acompanhamento das bolhas de ar ao longo de uma grande parte do escoamento. Os ensaios foram realizados em uma planta piloto de escoamento bifásico gás-líquido, onde diversas condições operacionais foram geradas e analisadas. A técnica desenvolvida foi validada através de comparações com modelos termodinâmicos empíricos disponíveis na literatura e também com o sensor wire-mesh, apresentando boa concordância com os valores de referência. O estudo viabiliza a construção futura de sensores para serem empregados na obtenção de parâmetros importantes nos modelos de escoamento multifásico, abrindo muitas oportunidades para ferramentas de medição de laboratório e aplicações de campo.
This study developed a technique to characterize the two phase flow using optical fiber Bragg grating strain sensors. These sensors have features such as small size, flexibility, allowing to accurately measure a number of parameters under adverse conditions. The sensor unit consists of optical fiber Bragg grating positioned transversely to the flow and fixed in the pipe walls. The hydrodynamic pressure applied by the liquid or air/liquid flow to the optical fiber induces deformation that can be detected by the optical fiber Bragg grating. Given that the applied pressure is directly related to the mass flow it is possible to establish a relationship using the grating resonance wavelength shift to determine the mass flow when the flow velocity is well known. For two phase flows of air and liquid there is a significant change in the force applied to fiber that is accounted for the very distinct densities of these substances. As a consequence the optical fiber deformation and the correspondent grating wavelength shift as function of the flow will be very different for an air bubble or a liquid slug allowing their detection as they flow through the pipe. Due to its versatility and multiplexing capabilities optical fiber Bragg gratings are particularly suitable for this application. The experiments were performed in a pilot plant using air-water two-phase flows, in which various operating conditions were generated and analyzed. A quasi-distributed sensing tool with 18 sensors evenly spread along the pipe is developed and characterized making possible the characterization of the flow as well as the tracking of the bubbles over a large section of the test bed. The technique developed was validated through comparisons with available empirical mechanical models and also with the wire- mesh sensor, showing good agreement with the reference values. The study allows for the future construction of sensors that can be used to assist empirical models of multiphase flows, and open up plenty of opportunities to both laboratory measurement tools as well as field applications.

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Green, Robert C. II. "Novel Computational Methods for the Reliability Evaluation of Composite Power Systems using Computational Intelligence and High Performance Computing Techniques." University of Toledo / OhioLINK, 2012. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=toledo1338894641.

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Mattos, Carlos Eduardo Lourenço. "Metodologia de ensaio de fluência em cabos de transmissão de energia elétrica." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1360.

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Abstract:

A construção de linhas de transmissão são obras de grande impacto ambiental e requerem grandes investimentos financeiros. Este projeto de pesquisa, visa por meio de ensaios de laboratório, conceber uma ferramenta sistêmica para o aperfeiçoamento do método de determinação da fluência em cabos condutores de energia e OPGW (Optical Ground Wire), que tem sido utilizada no Brasil durante os últimos 30 anos, e analisar os efeitos na construção das linhas aéreas de transmissão. Visa também, proporcionar ganhos de confiabilidade ao sistema de transmissão de energia elétrica, pois o projeto, a construção, a operação e a manutenção de linhas de transmissão dependem de parâmetros de desempenho mecânico dos condutores. Conclui–se que a metodologia de ensaio proposta proporciona resultados finais mais confiáveis quando comparado com o atual procedimento normatizado, utilizado no Brasil, e sua utilização em projetos de linhas aéreas de transmissão de energia podem reduzir custos de construção, aumentar a ampacidade das linhas já existentes, bem como, diminuir os riscos ao a que pessoas estão sujeitas quando expostas a campos elétricos e eletromagnéticos gerados por linhas de transmissão.
Overhead Transmission Line construction projects have a great environmental impact and require a large financial investment. This research aims, through laboratory tests, to improve the method of determining the creep of power cables and OPGW (Optical Ground Wire) that has been utilized in Brazil for the last thirty years, as well as analyze the effects on the construction of overhead transmission lines. It will provide greater reliability to the overhead transmission line system, since the design, construction, operation and maintenance of transmission lines depend on the mechanical performance of the conductors. In conclusion, the proposed methodology provides more reliable final results compared to the current standardized procedure and its use in overhead transmission line projects could reduce construction costs, increase the ampacity, as well as reduce the risks to which people are subject when exposed to electric and electromagnetic fields generated by power lines.

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Linessio, Rafael Pomorski. "Caracterização de um acelerômetro óptico biaxial para monitoramento de vibrações em máquinas elétrica." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2016. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2025.

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Abstract:

CAPES; CNPQ; FINEP; FA; SETI
Este trabalho tem como objetivo implementar, caracterizar, calibrar e testar um acelerômetro óptico biaxial para o monitoramento de vibrações em máquinas elétricas. São apresentados os métodos convencionais de sensoriamento e sistemas ópticos para a análise de vibrações. O acelerômetro proposto tem como elemento sensor as redes de Bragg em fibra óptica, onde a oscilação da massa inercial provoca a alteração do comprimento de onda de Bragg conforme o deslocamento da base do sensor. O acelerômetro óptico biaxial permite a medição da aceleração em duas direções ortogonais, onde a frequência natural para o eixo x é 747,5 Hz e para o eixo y é 757,5 Hz, podendo assim realizar medições com sensibilidade constante até aproximadamente um terço dessas frequências. A caracterização em resposta em frequência denominado massa dinâmica, foi obtido com os ensaios experimentais utilizando o martelo de impacto e o atuador eletromecânico. Este último ensaio permitiu que o acelerômetro fosse exposto a uma excitação harmônica de 10 Hz a 750 Hz. A comparação da resposta obtida com o acelerômetro piezoelétrico utilizado como referência e o sistema óptico possibilitou obter a curva de sensibilidade em pm por g ao longo da frequência de análise. A análise em frequência está em consonância com a NBR 60034-14 a qual especifica os limites de vibração para máquinas elétricas girantes quando desacopladas de qualquer carga ou acionamento. Os ensaios realizados para validar a resposta do acelerômetro óptico biaxial para o monitoramento das frequências de vibrações em máquinas elétricas, foram desenvolvidos em três momentos. Primeiro foi analisado um grupo-gerador de 500 kVA no Hospital Pequeno Príncipe em Curitiba. Segundo foi utilizado um motor de indução conectado a um inversor de frequência e por último foi analisado um motor de indução operando com o rotor com a barra quebrada, onde foi acoplado um gerador síncrono para prover a carga ao motor.
The means focus of this study is to implement, characterize, calibrate and test of a biaxial optical fiber accelerometer for vibration monitoring in electrical machines. The conventional methods of the sensing as well as the optical systems for analysis of the vibrations are presents. The accelerometer proposed uses fiber Bragg gratings to measure the displacement of the na inertial mass, where cause the change of Bragg wavelength relatively to a displacement of the support base. The biaxial optical accelerometer allows the measurement of the acceleration in two ortogonal directions, where the natural frequency for the x-axis is 747,5 Hz and for y-axis is 757,5 Hz, being able to perform measurements with constant sensitivity up to one third of these frequencies. The characterization in frequency response called dynamic mass was obtained with the experimental tests using the impact hammer and electromechanical actuator. The last test allowed the accelerometer was exposed to a harmonic excitation of the 10 Hz to 750 Hz. The comparison of the response between the optical system and the piezoelectric accelerometer used as reference allowed to get the sensibility in pm by g regarding the analysis of the frequency. The analysis frequency is in line with the NBR 60034-14 wich specifies the limits of the vibration for rotating electrical machines when uncoupled from any load or drive. The tests perfomed to validate the response of the biaxial optical accelerometer for a monitoring of the vibration frequencies in electrical machines were developed in three moments. First it was tested a group-generator, 500 kVA at the Hospital Pequeno Príncipe in Curitiba. Second was used an induction motor connected to a frequency inverter and finally was analyzed na operating induction motor with broken rotor bar where was also used a synchronous generator to provide the load for motor.

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Ambrósio, Fabrício Valgrande. "Uma ferramenta para a simulação e validação de sistemas de navegação inercial." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2010. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1046.

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Abstract:

CAPES
Um sistema de navegação inercial (INS) é um dispositivo autônomo capaz de determinar sua própria posição a partir de medições fornecidas por sensores inerciais. Para a presente dissertação, uma ferramenta para a simulação e validação de sistemas de navegação inercial foi desenvolvida. Essa ferramenta permite que as soluções de navegação de um INS simulado possam ser comparadas a soluções de referência analiticamente exatas. A partir dos resultados dessa comparação, o usuário pode decidir pela validade ou não validade dos algoritmos de navegação do INS simulado. A ferramenta foi desenvolvida com um foco essencialmente didático para prover ao usuário um meio para a melhor compreensão do funcionamento dos complexos algoritmos associados à navegação inercial. Apesar do foco didático, a ferramenta também possui um caráter prático relevante já que ela efetivamente permite a validação de diferentes configurações de algoritmos consistentes com o estado da arte da navegação inercial. A presente dissertação, portanto, apresenta a ferramenta desenvolvida e demonstra seu correto funcionamento através de um conjunto relevante de experimentos de simulação.
An inertial navigation system (INS) is an autonomous device that determines its own position based on measurements provided by inertial sensors. For this dissertation, a simulation and validation tool for inertial navigation systems has been developed. This tool allows the navigation solutions generated by a simulated INS to be compared against analytically exact reference solutions. Based on the results of this comparison, the user can decide if the simulated INS navigation algorithms are valid or not valid. The tool has been developed with an essentially didactic focus in order to provide the user with a way to better understand how the complex inertial navigation algorithms work. Despite the didactic focus, the developed tool has also a relevant practical aspect since it effectively permits the validation of different configurations of algorithms that are consistent with the inertial navigation state of the art. This dissertation, therefore, describes the developed tool and demonstrates its correct behavior through a relevant set of simulation experiments.

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Sebastiani, Mariana Teixeira. "Um modelo de simulação para otimização da alocação de estações de recarga para ônibus elétricos no transporte público de Curitiba." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/977.

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Abstract:

CAPES
As crescentes preocupações com as questões ambientais têm levado à consideração de alternativas na mobilidade e transporte urbanos. Dentre as opções disponíveis, os ônibus elétricos movidos a bateria têm sido bastante considerados em termos de flexibilidade, sustentabilidade e emissão de poluentes. Estes ônibus possuem um sistema plug-in de recarga (PEV) que permite sua circulação sem a necessidade de alimentação constante por vias exclusivas. Entretanto, devido à necessidade de recarga das baterias, o número e posicionamento das estações de recarga tem papel fundamental na viabilização da operação deste sistema de transporte. Este trabalho apresenta um modelo de simulação de eventos discretos que captura o padrão de movimentação dos ônibus e respectivo consumo de energia. Uma estratégia de otimização que utiliza um algoritmo genético biobjetivo é então associada à simulação (otimização com simulação) para minimizar tanto o número de estações de recarga quanto o tempo extra necessário para recarga dos ônibus. Foram utilizados dados reais de demanda de passageiros, velocidade dos ônibus, distâncias, relevos, entre outros, do sistema de transporte da cidade de Curitiba. Os parâmetros de mobilidade dos ônibus estão baseados em dados reais adquiridos, filtrados e analisados através de um sistema informatizado da empresa que controla o sistema público e urbanização da cidade para um total de seis linhas expressas. O modelo utilizado para o consumo de energia dos ônibus é baseado no cálculo da energia necessária para movimentar um ônibus, levando em conta diferentes carregamentos e forças de resistência ao movimento. Nas paradas que possuem estações de recarga, considera-se recarga rápida da bateria ajustada para os parâmetros típicos de um ônibus elétrico. Os resultados mostram diferentes arranjos para o número de estações de recarga e atrasos nos itinerários programados, assim como os níveis de operação das baterias.
Growing concerns with environmental issues have resulted in considering alternatives for urban mobility and public transportation. Among the available options, battery- powered electric buses have been fairly considered in terms of flexibility, sustainability and emission of pollutants. These buses have a plug-in recharge system (PEV) that allows their driving in exclusive lanes without providing external power. However, recharge of batteries is necessary, and the number and placement of charging stations have a fundamental role in the operation of this transport system. This work presents a discrete event simulation model that captures the pattern of bus dynamics and its corresponding energy consumption. An optimization strategy that utilizes a biobjective genetic algorithm is then associated with the simulation (simulation with optimization) to minimize both the number of charging stations and average extra time needed to recharge batteries. Information for passenger demand, bus speed, distances, road elevations, among others, have been obtained from the Curitiba public transportation system. The parameters of buses’ mobility are based on real data acquired, filtered and analyzed for six express lines from raw data provided by a computational system of a company that controls the public transportation system and urban area of the city. The mathematical model used to compute the power consumption of a bus is based on the energy required to run it, taking into account different loadings and friction forces. Fast battery recharge with typical parameters of an electric bus is considered at bus stops with charging stations. The results show different arrangements for the number of recharge stations and delays in the bus schedule, as well as the corresponding energy levels of batteries.

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Chaves, Roberta Cardoso. "Gravação e caracterização de redes de Bragg e redes de período longo em fibras de cristal fotônico de núcleo sólido." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1827.

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Abstract:

CAPES
Com o intuito de agregar valor à literatura numa área onde resultados positivos são incentivadores no processo de continuidade de pesquisas nesta área, até que se consiga obter a necessária reprodutibilidade do processo para gravação de redes em fibras óticas micro-estruturadas, este trabalho mostra o sucesso obtido na gravação de redes de Bragg e redes de período longo em fibras de cristal fotônico de núcleo sólido. As redes de Bragg são gravadas em fibras micro-estruturadas de 12 anéis de furos ao redor do núcleo, dopado com uma pequena quantidade de germânio. A gravação destas redes é feita utilizando radiação ultravioleta (UV) do laser excímero KrF em 248 nm e máscara de fase, e são obtidas redes de Bragg de ≈ 11 dB de refletividade. As redes de período longo, por sua vez, são gravadas em fibras micro-estruturadas de sílica pura de 6 anéis de furos de ar ao redor do núcleo. Utilizando o método de gravação ponto-a-ponto e radiação infra-vermelha (IR) do laser CO2 são obtidas redes com resultados condizentes com a literatura, ou seja, redes de período longo com um modo principal de ressonância e perda na transmissão de até 17 dB. Também são detalhadas as caracterizações das redes de período longo quanto à tração mecânica e à temperatura, com o diferencial da repetibilidade de ambos os testes para maior confiabilidade nos resultados. Foram obtidas sensibilidade à tração entre −0, 85 pm/με e −6, 3 pm/με. Obtiveram-se sensibilidades à temperatura iguais a −18, 4 pm/◦ C e −19, 6 pm/◦ C.
In order to contribute to literature in an area where successful results are important in the process of further research in this area, until it can be obtained the necessary reproducibility of the process of writting gratings in micro-structured optical fibers, this work shows positive Bragg and long period gratings written in solid core photonic crystal fibers. The Bragg gratings are written in a 12 rings of holes around the core doped with a small amount of germanium micro-structured fiber. Written process of these gratings is made using ultraviolet excimer laser KrF at 248 nm and phase mask, and are obtained Bragg gratings with ≈ 11 dB reflectivity. Long period gratings, in turn, are written in micro-structured optical fibers made of pure silica 6 rings of air holes around the core. Using the method of point-to-point and infrared radiation CO2 laser are obtained gratings with consistent results within the literature, that is, gratings with a main mode of resonance and transmission loss of up to 17 dB. This work also detailed characterizations of long period gratings on mechanical stress and temperature variation, emphasizing the repeatability of both tests for more reliable results. Sensitivity to mechanical stress were obtained between −0, 85 pm/με and −6, 3 pm/με. More, sensitivities to temperature variation were equal to −18, 4 pm/◦ C and −19, 6 pm/◦ C.

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França, André Luiz Pereira de. "Estudo, desenvolvimento e implementação de algoritmos de aprendizagem de máquina, em software e hardware, para detecção de intrusão de rede: uma análise de eficiência energética." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1166.

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Abstract:

CAPES; CNPq
O constante aumento na velocidade da rede, o número de ataques e a necessidade de eficiência energética estão fazendo com que a segurança de rede baseada em software chegue ao seu limite. Um tipo comum de ameaça são os ataques do tipo probing, nos quais um atacante procura vulnerabilidades a partir do envio de pacotes de sondagem a uma máquina-alvo. Este trabalho apresenta o estudo, o desenvolvimento e a implementação de um algoritmo de extração de características dos pacotes da rede em hardware e de três classificadores de aprendizagem de máquina (Árvore de Decisão, Naive Bayes e k-vizinhos mais próximos), em software e hardware, para a detecção de ataques do tipo probing. O trabalho apresenta, ainda resultados detalhados de acurácia de classificação, taxa de transferência e consumo de energia para cada implementação.
The increasing network speeds, number of attacks, and need for energy efficiency are pushing software-based network security to its limits. A common kind of threat is probing attacks, in which an attacker tries to find vulnerabilities by sending a series of probe packets to a target machine. This work presents the study, development, and implementation of a network packets feature extraction algorithm in hardware and three machine learning classifiers (Decision Tree, Naive Bayes, and k-nearest neighbors), in software and hardware, for the detection of probing attacks. The work also presents detailed results of classification accuracy, throughput, and energy consumption for each implementation.

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Pereira, Paulo Henrique. "Análise computacional numérica do comportamento de ruptura dos solos em fundações superficiais com excentricidade gerada por cargas horizontais." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2012. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/349.

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Abstract:

Em subestações de transmissão e distribuição de energia elétrica são utilizadas estruturas metálicas ou de concreto para o suporte de equipamentos e ancoragem de linhas de transmissão. Nestas estruturas os esforços principais atuam horizontalmente pela ação do vento e da tração nos cabos de transmissão de energia elétrica. Devido aos baixos esforços verticais, normalmente, utilizam-se como solução fundações rasas, uma vez que apresentam menor custo e maior facilidade de execução quando comparadas com fundações profundas. Devido a distância de aplicação das cargas horizontais em relação à base, os momentos gerados por estas se tornam elevados em relação à carga vertical atuante. Esta configuração faz com que a resultante dos esforços, frequentemente, esteja fora do núcleo central da fundação. Segundo a NBR 6122 (1996), para a avaliação da capacidade de suporte das fundações nos casos de cargas excêntricas, deve ser adotada uma área efetiva onde os esforços de compressão são considerados uniformemente distribuídos. Este procedimento simplificado muitas vezes torna os dimensionamentos extremamente conservadores, tendo em vista os baixos carregamentos verticais e as grandes excentricidades. Esta pesquisa visa, através de utilização de modelos computacionais numéricos, caracterizar o comportamento de ruptura dos solos solicitados por fundações superficiais sujeitas a esforços combinados verticais, horizontais e momentos. Além disso, os resultados obtidos nos modelos numéricos são comparados com as formulações clássicas de dimensionamento de fundações.
For power substations, both steel and reinforced concrete structures are normally used to support the equipments and the high voltage wiring. In such cases, the wind forces predominate and cause tension in the electrical cables and structures. As the vertical loads are relatively small, generally shallow foundations apply, being also easily executed under lower costs. Due to the distance between the horizontal forces and the structural foundation, high moments are generated comparatively to the vertical loads present, defining big eccentricity in the foundation. According to ABNT-NBR 6122 (1996), to determine the foundation bearing capacity, an effective area way be considered for the compression stresses to act. This situation often yields to unrealistic foundation design. The present dissertation intend to model the failure behavior of the soil supporting shallow foundation by means of computational methods, considering vertical and horizontal forces acting along with moments. A comparison is also mode with commonly used bearing capacity equations for the same type of foundations.

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Ribeiro, Manassés. "Deep learning methods for detecting anomalies in videos: theoretical and methodological contributions." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2018. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3172.

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Abstract:

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
A detecção de anomalias em vídeos de vigilância é um tema de pesquisa recorrente em visão computacional. Os métodos de aprendizagem profunda têm alcançado o estado da arte para o reconhecimento de padrões em imagens e o Autocodificador Convolucional (ACC) é uma das abordagens mais utilizadas por sua capacidade em capturar as estruturas 2D dos objetos. Neste trabalho, a detecção de anomalias se refere ao problema de encontrar padrões em vídeos que não pertencem a um conceito normal esperado. Com o objetivo de classificar anomalias adequadamente, foram verificadas formas de aprender representações relevantes para essa tarefa. Por esse motivo, estudos tanto da capacidade do modelo em aprender características automaticamente quanto do efeito da fusão de características extraídas manualmente foram realizados. Para problemas de detecção de anomalias do mundo real, a representação da classe normal é uma questão importante, sendo que um ou mais agrupamentos podem descrever diferentes aspectos de normalidade. Para fins de classificação, esses agrupamentos devem ser tão compactos (densos) quanto possível. Esta tese propõe o uso do ACC como uma abordagem orientada a dados aplicada ao contexto de detecção de anomalias em vídeos. Foram propostos métodos para o aprendizado de características espaço-temporais, bem como foi introduzida uma abordagem híbrida chamada Autocodificador Convolucional com Incorporação Compacta (ACC-IC), cujo objetivo é melhorar a compactação dos agrupamentos normais. Além disso, foi proposto um novo critério de parada baseado na sensibilidade e sua adequação para problemas de detecção de anomalias foi verificada. Todos os métodos propostos foram avaliados em conjuntos de dados disponíveis publicamente e comparados com abordagens estado da arte. Além do mais, foram introduzidos dois novos conjuntos de dados projetados para detecção de anomalias em vídeos de vigilância em rodovias. O ACC se mostrou promissor na detecção de anomalias em vídeos. Resultados sugerem que o ACC pode aprender características espaço-temporais automaticamente e a agregação de características extraídas manualmente parece ser valiosa para alguns conjuntos de dados. A compactação introduzida pelo ACC-IC melhorou o desempenho de classificação para a maioria dos casos e o critério de parada baseado na sensibilidade é uma nova abordagem que parece ser uma alternativa interessante. Os vídeos foram analisados qualitativamente de maneira visual, indicando que as características aprendidas com os dois métodos (ACC e ACC-IC) estão intimamente correlacionadas com os eventos anormais que ocorrem em seus quadros. De fato, ainda há muito a ser feito para uma definição mais geral e formal de normalidade, de modo que se possa ajudar pesquisadores a desenvolver métodos computacionais eficientes para a interpretação dos vídeos.
The anomaly detection in automated video surveillance is a recurrent topic in recent computer vision research. Deep Learning (DL) methods have achieved the state-of-the-art performance for pattern recognition in images and the Convolutional Autoencoder (CAE) is one of the most frequently used approach, which is capable of capturing the 2D structure of objects. In this work, anomaly detection refers to the problem of finding patterns in images and videos that do not belong to the expected normal concept. Aiming at classifying anomalies adequately, methods for learning relevant representations were verified. For this reason, both the capability of the model for learning automatically features and the effect of fusing hand-crafted features together with raw data were studied. Indeed, for real-world problems, the representation of the normal class is an important issue for detecting anomalies, in which one or more clusters can describe different aspects of normality. For classification purposes, these clusters must be as compact (dense) as possible. This thesis proposes the use of CAE as a data-driven approach in the context of anomaly detection problems. Methods for feature learning using as input both hand-crafted features and raw data were proposed, and how they affect the classification performance was investigated. This work also introduces a hybrid approach using DL and one-class support vector machine methods, named Convolutional Autoencoder with Compact Embedding (CAE-CE), for enhancing the compactness of normal clusters. Besides, a novel sensitivity-based stop criterion was proposed, and its suitability for anomaly detection problems was assessed. The proposed methods were evaluated using publicly available datasets and compared with the state-of-the-art approaches. Two novel benchmarks, designed for video anomaly detection in highways were introduced. CAE was shown to be promising as a data-driven approach for detecting anomalies in videos. Results suggest that the CAE can learn spatio-temporal features automatically, and the aggregation of hand-crafted features seems to be valuable for some datasets. Also, overall results suggest that the enhanced compactness introduced by the CAE-CE improved the classification performance for most cases, and the stop criterion based on the sensitivity is a novel approach that seems to be an interesting alternative. Videos were qualitatively analyzed at the visual level, indicating that features learned using both methods (CAE and CAE-CE) are closely correlated to the anomalous events occurring in the frames. In fact, there is much yet to be done towards a more general and formal definition of normality/abnormality, so as to support researchers to devise efficient computational methods to mimetize the semantic interpretation of visual scenes by humans.

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Passarin, Thiago Alberto Rigo. "Reconstrução de imagens de ultrassom utilizando regularização l1 através de mínimos quadrados iterativamente reponderados e gradiente conjugado." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2013. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/851.

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Abstract:

Este trabalho apresenta um método de reconstrução de imagens de ultrassom por problemas inversos que tem como penalidade para o erro entre solução e dados a norma L2, ou euclidiana, e como penalidade de regularização a norma L1. A motivação para o uso da regularização L1 é que se trata de um tipo de regularização promotora de esparsidade na solução. A esparsidade da regularização L1 contorna o problema de excesso do artefatos, observado em outras implementações de reconstrução por problemas inversos em ultrassom. Este problema é consequência principalmente da limitação da representação discreta do objeto contínuo no modelo de aquisição. Por conta desta limitação, objetos refletores na área imageada quase sempre localizam-se em posições que não correspondem precisamente a uma das posições do modelo discreto, gerando dados que não correspondem aos dados modelados. As formulações do problema com regularização L2 e com regularização L1 são apresentadas e comparadas dos pontos de vista geométrico e Bayesiano. O algoritmo de otimização proposto é uma implementação do algoritmo Iteratively Reweighted Least Squares (IRLS) e utiliza o método do Gradiente Conjugado (CG - Conjugate Gradient) a cada iteração, sendo chamado de IRLS-CG. São realizadas simulações com phantoms computacionais que mostram que o método permite reconstruir imagens a partir da aquisição de dados com refletores em posições não modeladas sem a observação de artefatos. As simulações também mostram melhor resolução espacial do método proposto com relação ao algoritmo delay-and-sum (DAS). Também se observou melhor desempenho computacional do CG com relação à matriz inversa nas iterações do IRLS.
This work presents an inverse problem based method for ultrasound image reconstruction which uses the L2-norm (or euclidean norm) as a penalty for the error between the data and the solution, and the L1-norm as a regularization penalty. The motivation for the use of of L1 regularization is the sparsity promoting property of this type of regularization. The sparsity of L1 regularization circumvents the problem of excess of artifatcts that is observed in other approaches of inverse problem based reconstrucion in ultrasound. Such problem is mainly a consequence of the limitation in the discrete representation of a continuous object in the acquisition model. Due to this limitation, reflecting objects in the imaged area are often localized in positions that do not correspond precisely to one of the positions in the discrete model, therefore generating data that do not correspond to the model data. The formulations of the problem with L2 regularization and with L1 regularization are presented and compared in geometric and Bayesian terms. The optimization algorithm proposed is an implementation of Iteratively Reweighted Least Squares (IRLS) and uses the Conjugate Gradient (CG) method inside each iteration, thus being called IRLS-CG. Simulations with computer phantoms are realized showing that the proposed method allows for the reconstruction of images, without observable artifacts, from data with reflectors located in non-modeled positions. Simulations also show a better spatial resolution in the proposed method when compared to the delay-and-sum (DAS) algorithm. It was also observed better computational performance of CG when compared to the matrix inversion in the iterations of IRLS.

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Silva, Ludmila Corrêa Alkmin e. "Identificação e simulações do comportamento do pneu visando a implementação de controle em cadeiras de rodas motorizadas." [s.n.], 2011. http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/264368.

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Abstract:

Orientador: Franco Giuseppe Dedini
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-17T17:46:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LudmilaCorreaAlkmine_D.pdf: 6413492 bytes, checksum: 8a07a3a7a3d0737b4eb13c9f02f909e2 (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Neste trabalho foi estudada a modelagem do contato roda-piso e a teoria de controle de uma cadeira de rodas. Logo, para complementar os testes e estudos, foi desenvolvido um laboratório virtual objetivando o estudo da dinâmica veicular e da modelagem do contato roda-piso. Esse laboratório, criado em programas multicorpos como o Working Model 2D ® e o MSC Adams?, foi usado para a visualização do comportamento dinâmico de uma cadeira de rodas em diversas situações. Nesta aplicação, observa-se que as características dos pneus são alguns dos parâmetros mais importantes da modelagem do contato roda-piso de um veículo. Deste modo, para a obtenção desses parâmetros foi construída uma bancada experimental. Esta bancada experimental é constituída basicamente de uma mesa fixada por células de cargas e uma estrutura onde a roda é presa. Vários testes experimentais foram propostos e os parâmetros, ou seja, as características do pneu foram levantados, implementados e comparados entre si, através de imagens e gráficos. Para o estudo da teoria de controle, foi construído um protótipo funcional de uma cadeira de rodas motorizada no qual o principal objetivo é seguir uma linha desenhada no chão. A utilização de sensores, microcontroladores e estratégias de controle foram necessárias a fim de atingir este alvo. Diferentes tipos de controle robusto foram simulados levando em consideração as características do pneu e o controlador PID foi implementado no protótipo funcional apresentando resultado satisfatórios ao seguir uma trilha desenhada no chão
Abstract: In this work was studied the model of the contact between the tire and the ground and the control theory of a wheelchair. Thus, for the tests and studies was developed a virtual laboratory for the dynamic vehicle and the contact between tire and ground model. This laboratory was created in a multibody program as Working Model 2D® and MSC Adams®, also was used to visualize the dynamic behavior of a wheelchair in various situations. The characteristics of tires are the most important parameters of the contact between ground and tire, so for that an experimental device was built. This test rig consists basically of a table fixed by the load cells and a structure where the wheel is attached. Several experimental tests have been proposed and the parameters or the characteristics of a tire were investigated, compared and implemented with each other by images and graphs. For the control theory was built a prototype of a electric wheelchair in which the main objective is to follow a path drawn on the floor. For this goal was necessary to use sensors, microcontrollers and control strategies as a PID
Doutorado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Doutor em Engenharia Mecânica

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Borba, Marco Antônio Costa de. "Medição de cobertura no sistema brasileiro de TV digital terrestre." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2011. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/917.

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Abstract:

CAPES
É um interesse permanente das entidades de teledifusão conhecer a região geográfica servida por suas emissões. Modelos computacionais podem fornecer informações detalhadas sobre a área coberta, ao implementar variados métodos de predição baseados em normas e recomendações. Enquanto tais métodos computacionais são indispensáveis à tomada de decisão dos órgãos reguladores, medir o sinal após sua implementação é atividade imprescindível para validar as predições, e para identificar precisamente áreas sem cobertura e orientar na sua solução. Analisar os diversos aspectos envolvidos, e validar uma metodologia prática para conhecer a cobertura real de um sistema de TV digital é o objetivo deste trabalho.
Knowing the exact region served by a broadcasting station is a permanent interest. Computer models can produce detailed maps of the covered area, by implementing several prediction methods prescribed in specific regulations. While such computer methods are essential to the decision-making process of the regulatory boards, some field-work is still required to validate the predictions, as well as to investigate situations that may give rise to reception difficulties. The analysis of the several aspects involved, and the validation of a practical method for assessing the true coverage of the digital TV system adopted in Brazil is the purpose of this work.

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Fadlallah, Majida. "Application de la spectroscopie Stark de l'hydrogène atomique à la mesure du champ électrique dans les décharges luminescentes." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10058.

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Abstract:

La spectroscopie stark de l'hydrogene atomique est utilisee dans ce travail pour cartographier l'amplitude du champ electrique dans les decharges luminescentes. Trois methodes ont ete employees pour caracteriser la structure stark des etats excites de l'hydrogene observee a partir des profils des raies elargis ou decouples. Tout d'abord la spectrometrie d'emission induite par le plasma, de la transition n=6 vers n=2 a 410 nm, qui nous a permis de mesurer le champ electrique dans la gaine cathodique et de montrer l'evolution dans le temps de la gaine a 30 khz. Ensuite une methode originale, la spectrometrie d'excitation laser a deux couleurs de la fluorescence du niveau n=6 peuple a partir du fondamental par 2 photons a 243 nm plus un photon a 410 nm, a ete testee dans une decharge continue puis appliquee aux decharges radiofrequences. Differents regimes de decharges ont ainsi pu etre observes pour differentes frequences d'excitation (30 khz, 1 mhz et 2. 8 mhz). Ces observations experimentales ont ete confrontees avec des simulations numeriques autocoherentes, et un bon accord qualitatif est obtenu. Differents effets parasites affectant les profils de raie a forte puissance laser ont ete mis en evidence et interpretes: elargissement de puissance (avec le laser a 41c nm), creation d'un champ de separation de charges (photoionisation du gaz par le laser a 243 nm). Enfin, la spectroscopie laser stark a deux photons sans effet doppler de la transition n=1 a n=3 a ete testee dans une decharge continue et a donne des resultats encourageants

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Benítez, César Manuel Vargas. "Contributions to the study of the protein folding problem using bioinspired computation and molecular dynamics." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1211.

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Abstract:

O Problema de Dobramento de Proteínas (PDP) é considerado um dos desafios abertos mais importantes da Biologia e Bioinformática. Nesta tese, uma nova abordagem para simular os pathways de dobramento de proteínas é proposta onde, ao invés de utilizar a estrutura tridimensional da proteína, os estados de dobramento são representados por Mapas de Contatos (MC). Autômatos Celulares bidimensionais (2D-CA) são utilizados para simular o processo de dobramento, onde cada configuração representa um estado de dobramento e é obtida em relação ao seu estado predecessor e uma regra de transição. Determinar uma regra de transição para um dado comportamento dinâmico representa uma tarefa complexa. Portanto, é apresentada uma abordagem distribuida baseada em Programação de Expressão Gênica, chamada pGEP-CA. Funções de fitness específicas, baseadas em medidas de similaridade e simetria, são propostas. Também, um algoritmo heterogêneo paralelo Ecologicamente-inspirado é proposto. Este algoritmo, chamado pECO, é utilizado na reconstrução de estruturas a partir de MCs, usando o modelo 3D-AB off-lattice. De acordo com o nosso conhecimento, é apresentada a primeira aplicação de Dinâmica Molecular (DM) ao PFP, usando o mesmo modelo de proteínas. Experimentos foram realizados para verificar a adequabilidade das abordagens propostas. Além disto, uma breve análise sobre o balanceamento de carga de processamento das arquiteturas paralelas é apresentada. Os resultados mostram que as abordagens obtiveram resultados coerentes, sugerindo que são adequadas para o problema. As regras de transição induzidas pelo pGEP-CA são capazes de gerar 2D-CA que representam MCs corretamente. Sobre a abordagem pECO, os resultados demonstram que a combinação de abordagens evolucionárias concorrentes se beneficia do efeito da coevolução e das diferentes estratégias de busca. Além disto, pode ser observado que a abordagem de DM é capaz de levar a conformações que mimetizam propriedades biológicas, como a formação do núcleo hidrofóbico e os movimentos de respiração (breathing) das proteínas. Também foi observado que o processamento paralelo é essencial, permitindo a obtenção de resultados em tempos de processamento razoáveis. Finalmente, as conclusões e diversas direções de pesquisa são apresentadas.
The Protein Folding Problem (PFP) is considered one of the most important open cha- llenges in Biology and Bioinformatics. In this thesis, a novel approach for simulating the protein folding pathways is proposed where, instead using the three-dimensional structure of the protein, the folding states are represented by Contact Maps (CM). A two-dimensional Cellular Automata (2D-CA) evolver is used to simulate the fol- ding process, where each configuration represents a folding state and it is obtained according to its predecessor and a transition rule. Since finding transition rules for simulating a dynamic behavior is a very difficult task, it is proposed a distributed Gene-Expression Programming (GEP)-based approach, called pGEP-CA. Specific fit- ness functions, based on similarity and symmetry measures, are proposed. Futhermore, a heterogeneous parallel Ecology-inspired algorithm is proposed. This algorithm, called pECO, is used for reconstructing the structures from the CMs, using the 3D-AB off-lattice model. Moreover, to the best of our knowledge, it is presented the first application of Molecular Dynamics (MD) to the PFP, using the same model of proteins. Experiments were done to evaluate the adequacy of the proposed approaches. Also, a brief analysis of the load balancing of the parallel architectures is presented. Results show that the approaches obtained coherent results, suggesting their adequacy for the problem. The induced transition rules by the pGEP-CA are able to generate 2D-CA that represent CMs correctly. Concerning the pECO approach, results show that the combination of concurrent evolutionary approaches took advantage of both the coevolution effect and the different search strategies. In addition, it can be observed that the MD approach is capable of displaying biological features such as the hydrophobic core formation and the protein breathing motion. Furthermore, it is observed that parallel processing was not only justified but also essential for obtaining results in reasonable processing time. Finally, concluding remarks and several research directions for future works are presented.

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Cemin, Paulo Roberto. "Plataforma de medição de consumo para comparação entre software e hardware em projetos energeticamente eficientes." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1310.

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Abstract:

A popularização dos dispositivos móveis impulsionou a pesquisa e o desenvolvimento de soluções de baixo consumo. A evolução destas aplicações demanda ferramentas que permitam avaliar diferentes alternativas de implementação, fornecendo, aos desenvolvedores, informações valiosas para a criação de soluções energeticamente eficientes. Este trabalho desenvolveu uma nova plataforma de medição de consumo que permite comparar a eficiência energética de diferentes algoritmos implementados em software e em hardware. A plataforma é capaz de medir o consumo energético de um processo específico em execução em um processador de propósito geral com um sistema operacional padrão, além de comparar o resultado obtido com algoritmos equivalentes implementados em uma FPGA. Isto permite ao desenvolvedor dividir o processamento da aplicação entre software e hardware de forma a obter a solução mais energeticamente eficiente. Comparada com o estado da arte, a plataforma de medição criada possui três característica inovadoras: suporte a medição de consumo de software e hardware; medição de trechos de código específicos executados pelo processador; e suporte a alteração dinâmica do clock. Também é mostrado neste trabalho como a plataforma desenvolvida tem sido utilizada para analisar o consumo energético de algoritmos de detecção de intrusão de rede para ataques do tipo probing.
The large number of mobile devices increased the interest in low-power designs. Tools that allow the evaluation of alternative implementations give the designer actionable information to create energy-efficient designs. This paper presents a new power measurement platform able to compare the energy consumption of different algorithms implemented in software and in hardware. The proposed platform is able to measure the energy consumption of a specific process running in a general-purpose CPU with a standard operating system, and to compare the results with equivalent algorithms running in an FPGA. This allows the designer to choose the most energy-efficient software vs. hardware partitioning for a given application. Compared with the current state-of-the-art, the presented platform has four distinguishing features: (i) support for both software and hardware power measurements, (ii) measurement of individual code sections in the CPU, (iii) support for dynamic clock frequencies, and (iv) improvement of measurement precision. We also demonstrate how the developed platform has been used to analyze the energy consumption of network intrusion detection algorithms aimed at detecting probing attacks.

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Galván, William Felix Angeles. "Estudo do impacto dos modelos de propagação no desempenho de protocolos ad hoc em um ambiente VANET urbano." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2016. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1824.

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Abstract:

CAPES
Diferentes estudos avaliaram o desempenho de protocolos de roteamento Ad hoc para redes veiculares. No entanto, a maioria deles não são realistas pois utilizam modelos de propagação simples para redes veiculares sobre ambiente urbano, o que limita a precisão dos resultados. O objetivo deste trabalho é comparar o impacto no desempenho dos protocolos de roteamento Ad hoc (entre eles AODV, DSR, DYMO e OLSR) em diferentes modelos de propagação (entre eles Espaço Livre, Dois Raios, Nakagami e Sombreamento Log Normal) com valores de parâmetros reais em um mapa urbano real. Os cenários e parâmetros das simulações foram desenvolvidos nos simuladores Omnet++ e SUMO. As métricas avaliadas foram atraso médio fim-a-fim e a taxa de entrega de pacotes. Os resultados mostraram que o comportamento dos protocolos varia bastante conforme o modelo utilizado (modelos simples ou complexos). A contribuição deste trabalho diz respeito à configuração e avaliação de um cenário veicular real em um ambiente urbano, para ser base de estudos futuros e permitir que eles conheçam a resposta desses protocolos de roteamento em diferentes modelos de propagação.
Different studies evaluated the performance of Ad hoc routing protocols for vehicular networks. However, most of them are not realistic because on propagation models are used simple propagation models for vehicular networks on urban environment, which limits the accuracy of the results. The objective of this study is to compare the performance impact of Ad hoc routing protocols (including AODV, DSR, DYMO and OLSR) under different propagation models (including Free Space, Two Ray Ground, Nakagami and Log Normal Shadowing) with real parameters values in an existing urban map. The scenarios and parameters of the simulations were developed in Omnet++ and SUMO simulators. The evaluation metrics were the average end-to-end delay and the package delivery rate. The results showed that the behavior of protocols varies widely depending on the model used (complex or simple model). The contribution of this work concerns the configuration and evaluation of a real vehicular scenario in an urban environment, to be the basis of future studies to allow them know the response of these routing protocols in different propagation models.

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Laskoski, Gustavo Theodoro. "Sistema de caracterização de depósitos sedimentares em função das respostas latentes acústica, elétrica e térmica." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2014. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/959.

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Abstract:

CAPES
Esse trabalho tem como objetivo geral o estudo e integração de vários sensores na caracterização de depósitos sedimentares. As técnicas correntes de análise sedimentar são tipicamente caracterizadas por análises descritivas in situ e por técnicas laboratoriais \textit{a posteriori}. Em alguns casos, algumas respostas obtidas em laboratório não podem ser explicadas pela descrição realizada in situ, resultando em falsos positivos e até na necessidade de novas coletas. Um sistema que integre sensores e técnicas para análises sedimentares in situ serve como uma ferramenta de auxílio, onde a resposta fornecida pelo analisador sedimentológico independe do pesquisador que utilizará o equipamento. Além disso, os resultados serão fornecidos no momento da coleta e qualquer resultado fora da normalidade poderá ser comparado com uma nova análise no mesmo instante. O sistema de aquisição desenvolvido integra as respostas de sensores acústicos, elétricos e térmicos. Os sensores são montados numa placa de fibra de vidro e as placas são inseridas no depósito sedimentar. Uma primeira análise consiste em avaliar a resposta acústica. Nessa técnica duas placas sensoras separadas por uma determinada distância são utilizadas, onde um sinal elétrico é utilizado para geração do sinal acústico numa placa e é realizada a leitura do sinal acústico na outra placa sensora. A mesma proposta foi replicada para um sistema de eletrodos para avaliar a impedância elétrica do depósito sedimentar. Além disso, são utilizados sensores capacitivos para avaliar a variação da impedância em função das características do depósito sedimentar. Uma outra técnica empregada avalia a resposta térmica. Nesse caso, um conjunto de resistores são utilizados para aquecer o depósito sedimentar e um conjunto de termistores são utilizados para avaliar a variação térmica nas próximidades dos sensores. Nesse trabalho foram realizados testes para verificar a variação dos sensores utilizados nas situações limites de baixo e elevado grau de saturação de água nos depósitos sedimentares. Com base nos testes realizados, o sistema permite medir o grau de saturação de água em função das respostas elétrica e térmica. Nos ensaios de laboratório foram observadas grandes variações para diferentes tipos de solo, podendo ser utilizado na classificação de solos. Além disso, o sistema desenvolvido apresentou mostrou aplicabilidade no monitoramento ambiental, podendo ser utilizado na avaliação espaço-temporal da irradiação solar, temperatura e umidade do solo.
This work describes overall integration of various sensors and geotechnical characterization of sediments. The techniques of analysis are typically characterized by in situ descriptions and laboratory techniques. Sometimes, laboratory responses cannot be explained by descriptions performed in situ, resulting in false positives and the necessity of new measurements. The proposal of a system that integrates sensors and geotechnical analysis in situ provides a better response due to results independent of researcher. Furthermore, the results will be provided in real time and some measurements errors can be easily detected. In this work, the developed system integrates responses of acoustic, electrical, and thermal sensors. The sensors were built in a plate of fiberglass and they are inserted into sediments. A first proposal is the evaluation of acoustic response. In this situation, two sensing plates separated by a given distance is used, where an electric signal is used to generates an acoustic signal and a piezoelectric crystal in the other sensor plate is used to detected received signal. The same setup was employed in a set of electrodes, where an electrical signal is applied into two electrodes arranged in two separate plates and the electrical impedance response is evaluated . Besides that, capacitive sensors are inserted into sediments to measure electrical impedance as a function of the characteristics of sedimentary deposit. Other developed system evaluates the thermal response. In this sensor, a set of resistors is used to heat the sediments and a set of thermistors is used to measure temperature variation. In this work, some tests were performed to evaluate the varition of sensors in situations of low and high degree of water saturation. In addition, it is presented the developed instrumentation. Based on the tests performed, developed system allows the measurement of water saturation based on the electrical and thermal responses. Besides that, laboratory tests show variations for different types of soil, where it can be used for soil classification. Furthermore, the system can be used in environmental monitoring, where solar irradiation, temperature, and soil moisture data can be evaluated.

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Santos, Greg José dos. "Sensor capacitivo inteligente para monitoramento de escoamentos bifásicos." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1304.

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Abstract:

CAPES; ANP; FINEP; MCT; PETROBRAS
Escoamentos bifásicos são encontrados com frequência, em atividades industriais, como por exemplo, em reatores químicos e nas operações de produção e transporte de petróleo, onde escoamentos do tipo gás-liquido são os mais comuns. Esses são caracterizados pela passagem simultânea de dois fluidos imiscíveis em um duto, podendo tomar diversas formas ao longo da tubulação, chamado de padrão ou regime de escoamento. Em muitos casos, o tipo de escoamento determina a eficiência e segurança dos processos ou plantas onde tais ocorrem. Desta forma, a monitoração em tempo real de escoamentos bifásicos é de grande importância. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sensor inteligente para monitoramento de escoamento bifásico. Foram selecionados dois parâmetros importantes de monitoração, o primeiro deles é a fração de gás e o segundo a velocidade de translação de bolhas. Para isso foi desenvolvido uma sonda capacitiva que explora a diferença da permissividade elétrica das fases para diferenciá-las. Além disso, uma eletrônica anteriormente desenvolvida foi aprimorada para tornar possível a medição de dois canais simultaneamente e o firmware modificado para realização do cálculo de fração de vazio e velocidades de forma embarcada. A resposta da sonda capacitiva desenvolvida não depende apenas da proporção volumétrica das fases, mas também da forma que estão distribuídas em seu interior, portanto simulações de campo elétrico pelo método de elementos finitos foram realizadas para o levantamento da resposta do mesmo. A resposta do sensor foi validada através de testes estáticos e em escoamentos em plantas controladas, onde os resultados foram comparados com os obtidos, em medidas simultâneas com o sensor wire-mesh, adotado como referência neste trabalho. Os resultados obtidos mostram que o sensor capacitivo é capaz de medir os parâmetros de forma satisfatória. Assim, este sensor pode ser empregado em trabalhos futuros como ferramenta simples para monitoração de escoamentos bifásicos.
Two-phase flow is frequently found in industrial activities, for instance in chemical reactors or during oil production and transport, where gas-liquid flow type is the most common. Such flow is characterized by the simultaneous passage of two immiscible fluids in a pipe. The fluids may assume various spatial distributions in a pipe, which are classified into flow regimes. In many cases, the type of flow determines the efficiency and safety of the processes or plants in which they occur. The objective of this work is to develop a smart sensor for real-time monitoring of two-phase flows. Here two important monitoring parameters were selected; the first is the gas void fraction and the second translational bubble velocities. To this aim, a capacitive probe was developed that exploits the difference in electrical permittivity of the phases. In addition, a previously developed electronics have been further developed to make it possible to measure two channels simultaneously and the firmware has been modified for performing the calculation of the two parameters directly in the embedded microcontroller. The response of the capacitive probe depends not only on the volume fraction of the phases, but it also depends on the way they are distributed inside the pipe. In order to account for this, electric field simulations by finite element method were performed to survey the sensor responses. The overall sensor response was validated by static tests and controlled flow experiments in a pilot plant. The measurement results were compared with those obtained by simultaneous measurements with a wire-mesh sensor which was adopted as reference in this study. The results show that the capacitive sensor is able of measuring the parameters satisfactorily. Hence, the sensor can be applied in future work as a simple tool for two-phase flows monitoring.

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Veiga, Ricardo Sales da. "Sistema de navegação e localização para um robô escalador magnético de inspeção baseado em sensores LIDAR." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1255.

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Abstract:

ANP; FINEP; MCT; CAPES
Este trabalho objetiva otimizar a localização de um robô móvel para a inspeção dos tanques de armazenamento de GLP -- Gás Liquefeito de Petróleo -- e permitir a navegação autônoma deste robô por toda a superfície do tanque. A falta de marcos no interior dos tanques levou ao desenvolvimento de uma solução envolvendo detecção de pequenas estruturas com sensores LIDAR (Light Detection and Ranging - Detecção e Telemetria por Luz) aplicada aos cordões de solda, estes sim presentes no interior do tanque, que é apresentada na primeira parte do trabalho. Em seguida, aplicando uma técnica de fusão de dados, as diferentes fontes de odometria presentes no robô são combinadas, permitindo uma precisão mais elevada na inspeção de modo geral. Por fim, o mapeamento e navegação simultâneos do exterior da esfera é abordado, a fim de se adicionar uma camada suplementar ao mapa digital, indicando os locais onde existem falhas. Testes para validação de cada uma das técnicas foram efetuados e uma análise de desempenho é apresentada ao final do trabalho.
This work aims to optimize localization of a climbing inspection robot for spherical LPG -- Liquified Petroleum Gas -- tanks and allow autonomous navigation along the entire surface of these tanks. One solution envolving small structures detection using LIDAR sensors is applied to the weld beads that are present inside the tanks. This solution is developed on the first part of this work. Following, a data fusion technique is used to combine the diferent odometry sources on the robot, resulting in a better, higher precision on the inspection as a whole. Finnaly, simultaneous mapping and navigation on the exterior of the spherical tank was studied in order to add one extra layer to the digital map, pinpointing the places where failures and weld beams were found. Validation tests for each one of this techniques are carried out and a performance analysis is also documented herein.

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Suyama, Fernando Moreira. "Detecção de defeitos em juntas soldadas de tubulações de petróleo em radiografias computadorizadas parede dupla vista dupla (PDVD) por redes neurais." Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1351.

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Abstract:

CAPES
A detecção de defeitos de soldagem em imagens radiográficas visa garantir a segurança das estruturas em análise com o objetivo de evitar perdas financeiras e prevenir contra danos ambientais. Atualmente, a inspeção de juntas soldadas é uma atividade essencialmente humana e, portanto, está sujeita a erros relacionados à acuidade visual, à experiência, à fadiga e às distrações do inspetor, afetando a repetitividade e reprodutibilidade deste processo. Nesse sentido, este trabalho apresenta um método para auxiliar na detecção de defeitos em juntas soldadas de tubulações de petróleo, utilizando radiografias computadorizadas adquiridas pela técnica de exposição Parede Dupla Vista Dupla (PDVD). O método desenvolvido compreendeu a aplicação do realce das imagens tratadas, a segmentação de descontinuidades e a redução do espaço de busca pela eliminação da região central da junta soldada PDVD. Dessa maneira, os referidos procedimentos contribuíram para que as descontinuidades segmentadas que correspondiam a regiões de defeito em potencial fossem classificadas por Redes Neurais Artificiais (RNA) Multilayer Perceptron (MLP), realizando a detecção de defeitos de soldagem.
Detection of weld defects in radiographic images aims to ensure the safety of analyzed structures in order to avoiding financial losses and prevent against environmental damage. Nowadays, the inspection of welded joints is essentially a human activity and, therefore, it is subject to errors related to the inspector visual acuity, experience, fatigue and distractions, affecting the repeatability and reproducibility of this process. In this sense, this work presents a method to assist the detection of weld defects in welded joints of petroleum pipelines in computed radiography acquired by Double Wall Double Image (DWDI) technique. The developed method involved the application of contrast enhancement of treated images, segmentation of discontinuities and, the search space reduction by eliminating the central region of the DWDI weld. Thus, these procedures contributed to that segmented discontinuities which correspond to potential weld defects regions were classified by Multilayer Perceptron Neural Networks, performing the detection of weld defects.

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Dissertations / Theses on the topic 'Electric driving Simulation methods'

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