Embora já existam diversas abordagens para resolução do problema de compartilhamento de potência reativa em microrredes sem comunicação, essa ainda é uma temática em aberto, principalmente devido à ausência de uma metodologia que seja genericamente aplicável a uma microrrede qualquer e, ao mesmo tempo, que tenha uma implementação simples e livre de desvantagens significativas. Visando contribuir com essa discussão, este trabalho propõe três novas metodologias de correção de compartilhamento de potência baseadas na perturbação de parâmetros da microrrede, as quais foram desenvolvidas a partir de uma proposta já existente. Essa metodologia, tal como enunciada originalmente, carece de críticas, reformulações e extensões, também realizadas neste trabalho, com base no arcabouço teórico desenvolvido. Este último engloba também uma revisão do problema de compartilhamento de potência, reabordando alguns de seus conceitos e realizando observações inéditas, dentre elas, a da não obrigatoriedade da escolha proporcional dos coeficientes n no droop Q − V, ideia que poderá trazer novas perspectivas para o problema em questão. Além das proposições teóricas, este trabalho apresenta investigações em simulação sobre o comportamento das metodologias estudadas, identificando e sanando situações potencialmente problemáticas, como a mudança de carga durante o processo de correção. Essas investigações, juntamente com a realização de simulações Hardware-In-The-Loop considerando uma microrrede de topologia genérica, atestam o bom desempenho das metodologias propostas, oferecendo bons indícios de que são alternativas relevantes para a solução do problema de compartilhamento de potência reativa.

Devido à forte adoção de fontes de energia renováveis e ao crescente uso de cargas não lineares conectadas à rede elétrica, há um aumento na contaminação harmônica e na potência reativa demandada da rede, o que pode levar a uma série de problemas tanto para os consumidores quanto para as redes de distribuição. Diversas normas relacionadas à qualidade de energia restringem os impactos sobre a rede elétrica, sendo uma das soluções amplamente difundidas na literatura o uso de filtros ativos de potência (FAPs). Esses dispositivos são capazes de compensar, dependendo da estratégia de controle empregada, distúrbios de tensão na carga e/ou de correntes demandadas da rede elétrica. Nesse contexto, o presente trabalho propões um controlador repetitivo (RC) adaptativo em estrutura, o qual é baseado na célula primitiva repetitiva (PRC) complexa de ordem genérica (nk + m RC). O controlador proposto utiliza um algoritmo para a detecção das componentes harmônicas do sinal de referência, empregando uma única transformada de Fourier discreta (DFT) para calcular as componentes harmônicas de sequência positiva e negativa a serem compensadas. Adicionalmente, um algoritmo é proposto para calcular a distorção harmônica total vetorial (VTHD) em tempo de execução. Com base nesses dois algoritmos, os parâmetros do controlador RC (n, m e Krc) são sintonizados autonomamente, ainda que haja mudança na carga e nos distúrbios da tensão da rede. A solução proposta é validada para o controle das correntes de saída de um FAP trifásico em paralelo, utilizado para atenuar a contaminação harmônica gerada por uma carga (retificador trifásico a diodos) para três diferentes cenários de tensão da rede: tensões equilibradas, afundamento monofásico e elevação monofásica. Por fim, é realizada uma comparação entre o controlador proposto e outros três controladores, consolidados na literatura, a partir da qual observa-se que o controlador proposto apresenta desempenho satisfatório e boa adaptabilidade em diferentes cenários.

As Redes Ópticas Elásticas (EONs – Elastic Optical Networks) são cruciais para atender à crescente demanda por largura de banda, oferecendo flexibilidade na alocação de espectro e modulação. No entanto, enfrentam desafios como a degradação da qualidade da transmissão (QoT - Quality of Transmission) e aumento da probabilidade de bloqueio (PB) devido ao tráfego intenso e ruídos não lineares. Estratégias avançadas de alocação de recursos são fundamentais para otimizar o uso do espectro, lidar com tráfego dinâmico, suportar serviços diversos, reduzir custos e aumentar a confiabilidade do sistema. Neste contexto, a potência de lançamento da luz na fibra óptica é crucial para equilibrar a eficiência espectral e os efeitos das não linearidades, pois, em potências baixas, o sinal sofre degradação pela amplificação do ruído ASE, enquanto potências altas intensificam efeitos não lineares, como mistura de quatro ondas, auto-interferência do canal e interferência cruzada entre canais, que distorcem o sinal e limitam a transmissão. O ponto ideal de potência maximiza a relação sinal-ruído óptico (OSNR - optical signal-to-noise ratio) sem exacerbar as não linearidades, sendo essencial para sistemas que utilizam modulações avançadas, que exigem alta OSNR. Diante desse cenário, esta Tese de Doutorado visa contribuir para o avanço dessa tecnologia, propondo estratégias que busquem melhorar o desempenho das redes ópticas elásticas em termos de PB, com ênfase na melhoria da QoT por meio da atribuição de potência, visando à redução das penalidades da camada física e o uso eficiente do espectro. Para isso, são propostas duas abordagens de alocação de recursos: (1) P-MSCL (Power and Min Slot-Continuity Capacity Loss - potência e perda mínima de capacidade de continuidade de slot): Essa abordagem atribui a potência como um percentual da margem entre a OSNR mínima e máxima, com o objetivo de alcançar a melhor QoT possível, melhorar a eficiência espectral e reduzir a fragmentação, minimizando a perda de continuidade de capacidade de slots. (2) MO-PMRSA (Multiobjective - Power, Modulation, Routing and Spectrum Allocation - otimização multiobjetivo de potência, modulação, roteamento e alocação de espectro): Essa abordagem utiliza a otimização multiobjetivo para determinar simultaneamente a potência e o espectro, visando aos mesmos objetivos da abordagem anterior, mas de maneira integrada e baseada em múltiplos critérios. Foram utilizadas duas topologias de rede para as simulações: a NSFNET, com enlaces mais longos, e a DT14, com enlaces mais curtos. O objetivo foi examinar as estratégias em cenários com diferentes influências das penalidades na camada física, variando a carga de rede entre 100 e 200 Erlang, com incrementos de 20 Erlang. De acordo com os resultados, a estratégia P-MSCL proposta supera as estratégias adotadas como referência em até duas ordens de grandeza, enquanto a técnica MO-PRMSA proposta supera a estratégia P-MSCL em uma ordem de grandeza.

As doenças neurológicas (DNs) são distúrbios que afetam o Sistema Nervoso Central (SNC), composto pelo encéfalo e pela medula espinhal, responsáveis pelo processamento e transmissão de informações no organismo. Existem mais de 600 tipos de DNs, incluindo tumores cerebrais, epilepsia, doença de Alzheimer (DA) e acidente vascular cerebral (AVC). As causas dessas enfermidades são variadas, considerando a complexidade do SNC, e podem incluir fatores genéticos, estilo de vida, infecções e lesões físicas. Alterações na atividade elétrica cerebral são comuns em muitas DNs e, em alguns casos, podem ser detectadas antes do surgimento de sintomas clínicos evidentes. A DA, em particular, apresenta desafios no diagnóstico precoce, pois seus sinais clínicos geralmente emergem em estágios avançados. Este estudo propõe um sistema de auxílio diagnóstico para a DA, baseado em inteligência artificial, utilizando uma rede neural artificial (RNA) associada ao processamento digital de sinais. O sistema analisa sinais de eletroencefalograma (EEG), extraindo padrões nas bandas de frequência delta (δ), teta (θ), alfa (α) e beta (β). Esses padrões, obtidos por meio de parâmetros como densidade espectral e coerência, são utilizados como entrada para a RNA, treinada para distinguir indivíduos com e sem DA. Os testes realizados demonstraram a eficácia do sistema na discriminação entre portadores e não portadores da DA, com sensibilidade de 80%, especificidade de 94,59% e acurácia de 94%. Para a distinção entre indivíduos saudáveis e não saudáveis, os valores obtidos foram: sensibilidade de 80%, especificidade de 96,66% e acurácia de 70%. Esses resultados representam uma contribuição efetiva aos métodos diagnósticos de DNs. As possíveis aplicações desse sistema incluem o suporte às equipes médicas no diagnóstico precoce da DA, possibilitando a adoção de intervenções que possam retardar ou limitar sua progressão. Dessa forma, o estudo contribui para a melhoria da qualidade de vida dos pacientes e de seus familiares, além de aprimorar as abordagens clínicas no manejo da doença.

As redes ópticas são, atualmente, a única tecnologia capaz de suportar o crescimento exponencial da demanda por tráfego de dados no cenário global. Diante desse desafio, diversas pesquisas têm sido conduzidas para aprimorar a eficiência da transmissão e explorar alternativas que possibilitem o aumento da capacidade de tráfego sem a necessidade de expansão da infraestrutura física. A expansão do uso de bandas adjacentes à banda C, como as bandas L e S, surge como uma estratégia viável para aumentar a capacidade da rede sem a necessidade de novos investimentos em infraestrutura. No entanto, a aplicação dessas bandas exige um controle refinado da amplificação óptica para garantir um desempenho eficiente.Uma abordagem promissora nesse contexto é o Adaptive Control of Operating Point (ACOP), um conjunto de técnicas que visa ajustar dinamicamente o ponto de operação dos amplificadores ópticos presentes na rede. O objetivo dessas técnicas é otimizar métricas essenciais para o desempenho da transmissão, como o GSNR (Generalized Signal-to-Noise Ratio), a taxa de transmissão, o tilt e o ripple.

Nesta tese, é proposta uma técnica de otimização baseada em algoritmo bioinspirado para aprimorar o uso do ACOP nas bandas C, L e S do espectro óptico. Em um dos cenários de simulações apresentados, a abordagem proposta atingiu um GSNR de 14,55 dB em uma distância de 360 km, o que representa um ganho de aproximadamente 7 dB em relação à abordagem tradicional de compensação de perdas. Além disso, o ACOP-MB apresentou uma taxa de transmissão cerca de 32 Tb/s maior em comparação com a abordagem de compensação de perdas, no cenário estudado, demonstrando seu potencial para otimizar o desempenho de sistemas multibanda em redes ópticas avançadas.

 As contribuições desta pesquisa para a ciência e engenharia incluem o desenvolvimento de uma técnica inovadora de otimização, aplicada ao aprimoramento do desempenho do ACOP em sistemas ópticos multibanda. Esses avanços contribuem para a evolução das comunicações ópticas ao possibilitar a melhor utilização do espectro nas bandas C, L e S, promovendo maior capacidade e resiliência das infraestruturas de telecomunicações frente ao crescimento exponencial da demanda por dados.

O presente estudo almeja conduzir uma análise abrangente sobre os desafios enfrentados pelas redes elétricas urbanas diante do carregamento massivo de veículos elétricos (VEs). No atual contexto de uma sociedade constantemente voltada para a busca de soluções sustentáveis, a mobilidade elétrica surge como uma alternativa promissora para atenuar as emissões de gases de efeito estufa e reduzir a dependência de combustíveis fósseis.

No cenário atual da mobilidade elétrica, destaca-se o crescente interesse em veículos elétricos como resposta viável aos desafios ambientais e energéticos. A crescente demanda impõe a necessidade de gerenciar as implicações do carregamento massivo de VEs nas redes urbanas. Neste contexto, este trabalho descreve os desafios relacionados à mobilidade elétrica e suas repercussões nas infraestruturas elétricas urbanas, especificamente associados aos impactos elétricos na qualidade de energia decorrente da conexão de VEs à rede. Os resultados são baseados em simulações implementadas em ambiente do tipo HIL (Hardware in the loop), evidenciando pontos de operação e as condicionantes para a ocorrência de impactos elétricos de estações de recarga rápida nas componentes de qualidade de energia estabelecidas pelo PRODIST (Procedimentos de Distribuição) da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica). Por fim, propõe-se um novo indicador específico, denominado de Índice de Impacto Elétrico do Carregamento de Veículos Elétricos - ECGII (EV Charging Grid Impact Indice). O objetivo do ECGII é avaliar de maneira preditiva, em etapas anteriores à instalação de um novo carregador conectado à rede de distribuição, o potencial de ocorrência de impactos do carregamento de VEs. Desta forma, o índice ECGII pode ser uma ferramenta destinada a gestores de redes elétricas urbanas e planejadores de transporte, desempenhando a função de classificador de modo a subsidiar estratégias que otimizem a integração dos veículos, garantindo, assim, eficiência energética e confiabilidade operacional. Portanto, no contexto da crescente adoção da mobilidade elétrica, este trabalho busca contribuir com um método de suporte ao gerenciamento dos desafios enfrentados pelas redes elétricas urbanas em cenários de elevada inserção de cargas associadas potencialmente perturbadoras associadas à infraestrutura de recarga de VEs.

As preocupações relacionadas às alterações climáticas, em especial as decorrentes dos gases de efeito estufa, têm impulsionado a busca por alternativas no âmbito da produção e do consumo, com o objetivo de atingir um desenvolvimento sustentável. Uma estratégia explorada para o alcance desse objetivo e concomitante redução de emissão de poluentes é a eletrificação veicular, substituindo os veículos de combustão interna por veículos híbridos ou puramente elétricos. Apesar do reconhecimento da importância da adoção de veículos elétricos nos sistemas de transporte alguns desafios ainda precisam ser mais bem estudados, como os impactos causados à rede elétrica e a necessidade de infraestrutura de recarga ampla e eficiente. Apesar de haver grandes incentivos para o aumento da infraestrutura de carregamento, ela permanece limita em comparação com as destinadas a veículos de combustão interna, além de apresentarem maiores tempos de recarga. Uma alternativa para diminuir o tempo de recarga e melhorar a experiência do usuário é a adoção de estações públicas de carregamento a corrente contínua, visto que essas estações acessam diretamente os terminais da bateria, possibilitando uma maior entrega de potência com um menor comprometimento de peso e volume do veículo. Essas estações, portanto, precisam operar em uma ampla faixa de forma a atender os diversos modelos de veículos elétricos disponíveis no mercado. Nesse contexto, esta dissertação busca projetar um carregador veicular em corrente contínua, em conformidade com normas internacionais e nacionais, de forma a atender uma extensa variedade de veículos. Uma revisão bibliográfica dos requisitos técnicos e normativos relativos ao sistema de recarga em corrente contínua é realizada, assim como o projeto do conversor phase-shift full-bridge (PSFB) para o atendimento de veículos com baterias de 400V e 800V. A modelagem do conversor é realizada a partir do modelo de pequenos sinais do conversor buck, adicionando a esta algumas particularidades da operação do PSFB. O controle digital é desenvolvido e implementado em ambiente de simulação do Matlab/Simulink, onde são realizados testes de desempenho para os estágios de recarga quando conectados a diversos modelos de baterias.

As mudanças climáticas induzidas por atividades humanas, causadas principalmente pelas emissões de gases de efeito estufa, representam uma ameaça significativa para a sustentabilidade da vida na Terra. Nesse contexto, as fontes renováveis de energia (RESs), como a geração eólica e a fotovoltaica, cresceram em relevância como alternativas economicamente viáveis. As quedas recentes nos custos dessas tecnologias aceleraram a sua adoção, tornando-as parcelas relevantes da capacidade instalada dos países. Embora relativamente limpas, essas alternativas não estão isentas de impactos negativos, especialmente no que diz respeito à sua integração nas redes elétricas. Relatos na literatura destacam questões como flutuações de tensão, desvios de frequência e a necessidade de maiores reservas operativas, todas decorrentes da natureza estocástica e intermitente dessas fontes. No cenário descrito, este trabalho aborda um desses impactos, o crescimento da variabilidade de potência, dando ênfase ao uso de sistemas de armazenamento de energia em microrredes c.a. visando a suavização de potência. A revisão da literatura destaca trabalhos que abordam a problemática da variabilidade de potência, métodos de geração de referência para suavização de potência e a caracterização da variabilidade através de funções de densidade de probabilidade, fornecendo subsídios teóricos para a avaliação de métricas vigentes e para a proposição de alternativas. Nesse contexto, faz-se uso de um conjunto de dados experimentais oriundos do NREL (National Renewable Energy Laboratory), a partir do qual são expostas as limitações da métricas comumente utilizadas para a avaliar os métodos de geração de referência para suavização de potência. Também com base nos dados, busca-se avaliar os métodos de caracterização da variabilidade de potência baseados em distribuições de probabilidade a partir da implementação de um subconjunto dos métodos mais comuns na literatura. Com base nas limitações encontradas neste trabalho, novas métricas são elaboradas tomando como referência boas práticas do campo da Estatística.

Neste trabalho, é abordada a relevância das primitivas criptográficas na construção de sistemas de segurança e comunicação confiáveis. São investigadas algumas primitivas, incluindo algoritmos de cifragem e decifragem, funções hash e geração de números pseudoaleatórios que utilizam a construção esponja em seu projeto. É dada ênfase à flexibilidade e adaptabilidade da construção esponja, devido à sua capacidade de ajustar o tamanho do estado interno para atender aos requisitos de segurança. Neste sentido, são estudados algoritmos que utilizam essa primitiva, tais como as funções hash SHA3, Quark, Photon, SPONGENT e o ASCON. Este último, é considerado como cifra de bloco, como função hash e para geração de números pseudoaleatórios. Também é avaliado, nesse trabalho, o uso de estruturas algébricas finitas em algoritmos de premissas criptográficas. Mais especificamente, são estudados polinômios de permutação e a transformada do cosseno sobre corpos finitos de característica 2. Diante disso, é proposto um novo bloco de permutação de comprimento (2+n)x32, em que n é um número natural não-nulo, para utilização em construções esponja. Este bloco de permutação emprega um polinômio de permutação juntamente com a transformada do cosseno do tipo 1, ambos definidos sobre o corpo finito GF(2⁸). Quando utilizado nos algoritmos hash mencionados anteriormente, o bloco proposto torna possível reduzir o número de rodadas de aplicação do bloco de permutação para dois, ao invés das 12 rodadas do ASCON-hash,  24 do SHA3 e 1024 do  S-Quark. Além disso, foi verificado o uso do bloco proposto no algoritmo ASCON em sua forma de cifra de bloco e gerador de números pseudoaleatórios. Para validação de todos os sistemas implementados, foram realizados testes de entropia, efeito avalanche, testes estatísticos da suite de testes do NIST e teste de resistência a ataques de força bruta. A avaliação dos testes realizados indica que o uso do bloco proposto manteve resultados semelhantes aos gerados pelos algoritmos originais.

Este estudo de mestrado investiga como os postos de combustível podem ser adaptados para suportar veículos elétricos e movidos a hidrogênio, através do desenvolvimento de uma microrrede. A pesquisa emprega a técnica de Monte Carlo para modelar cenários de demanda energética variável e determinar as configurações ideais de potência para eletrolisadores e geração fotovoltaica, buscando otimizar o suprimento contínuo de gás nas estações de recarga. A dissertação começa com uma introdução que contextualiza a necessidade de transição para energias renováveis, destacando a importância das microrredes e do hidrogênio verde. A revisão de literatura explora profundamente os sistemas de energia renovável, microrredes, e a aplicação de métodos de Monte Carlo na engenharia elétrica, além de discutir as tecnologias de veículos elétricos e a hidrogênio. Na metodologia, o estudo detalha o uso da simulação de Monte Carlo para o dimensionamento da microrrede, incluindo uma análise minuciosa dos componentes como eletrolisadores, células de combustível, sistemas de armazenamento de bateria (BESS), e geração fotovoltaica, juntamente com a integração e gestão de energia através de um barramento AC. A análise de dados foca na potência instantânea dos equipamentos e nos níveis de Estado de Carga (SOC) e Estado de Carga de Hidrogênio (SOCH), fundamentais para avaliar a performance do sistema. Os resultados obtidos ilustram a capacidade da microrrede de gerenciar eficientemente a oferta e demanda de energia, com especial atenção ao funcionamento do eletrolisador e dos sistemas de armazenamento em responder às necessidades energéticas dos veículos. A discussão avalia esses resultados à luz de estudos anteriores e considera as limitações enfrentadas.
            Esta dissertação conduziu uma investigação sobre a operação e otimização de uma microrrede integrada, abordando inicialmente a contextualização e relevância do tema por meio de uma revisão bibliográfica abrangente. O uso da técnica de Monte Carlo foi crucial para a realização de simulações robustas, e os resultados das simulações foram de suma importância para melhorar a compreensão da correlação de potência nominais do eletrolisador e geração fotovoltaica e déficit de hidrogênio. Em conclusão, este estudo não apenas confirmou a viabilidade das microrredes integradas como soluções sustentáveis para o gerenciamento de energia, mas também destacou o potencial significativo para melhorias através de inovações tecnológicas e estratégias de controle avançadas. A continuação desta pesquisa abre várias linhas de pesquisas promissoras para aprofundar e expandir os estudos sobre a operação e otimização de microrredes.

O presente trabalho aborda a utilização de veículos elétricos em microrredes com sistemas integrados compostos por recursos energéticos distribuídos (REDs) e cargas elétricas operando como uma única rede autônoma, em paralelismo ou ilhada da rede de distribuição. Quando desconectadas do sistema elétrico, as microrredes costumam operar fragilizadas, pois as fontes internas podem não apresentar os mesmos níveis de capacidade de fornecimento rápido de potência (inércia) e confiabilidade da rede elétrica interligada convencional. Nesse sentido, os REDs devem contribuir para a segurança da microrrede. Os veículos elétricos, quando dotados de tecnologias com possibilidade de exportação de energia para a rede – V2G (Vehicle to Grid) podem ser considerados um ativo natural de apoio em caso de perturbações. Assim, o trabalho proposto nesta dissertação aborda a utilização de veículos elétricos na prestação de serviços auxiliares de apoio à operação. As baterias dos veículos elétricos, quando habilitadas para operar em modo regulação e suporte à rede, podem ser utilizadas para auxiliar no fornecimento de potência, bem como suporte ao controle de tensão e frequência da microrrede, podendo substituir fontes poluidoras, como geradores a diesel. Os resultados da dissertação são obtidos considerando a estrutura de uma microrrede implantada em um Campus Universitário equipada com um sistema de armazenamento de energia por baterias (BESS – Battery Energy Storage System) de 1000kW/1290 kWh, geração a diese, geração solar fotovoltaica e conexão à rede de distribuição em 11,9 kV, à qual é adicionado o suporte de veículos elétricos e estações de recarga dotadas de tecnologia V2G. A operação em modo ilhado é habilitada mesmo durante a ocorrência de um curto-circuito (suporte do tipo auxílio para melhorar o desempenho das características de passagem por falhas). As análises indicam que é efetivo o suporte provido por VEs, em termos de auxílio à operação do BESS formador de rede, contribuindo para transições suaves e para manutenção dos requisitos de variação de frequência.

Este trabalho propõe o desenvolvimento de um sensor CPW de micro-ondas baseado em paládio para detecção do gás Metilfosfonato de dimetilo (DMMP), considerando sua importância para a segurança em contextos de guerra. O DMMP é um composto químico frequentemente utilizado na produção de agentes nervosos, tornando-se um alvo crítico para detecção em ambientes militares. O sensor foi fabricado por meio do método de spin coating e lift off, garantindo uma deposição uniforme da camada fina de paládio sobre um substrato planar. A interação entre o paládio e o DMMP resulta em mudanças nas propriedades dielétricas do sensor, que podem ser detectadas por meio de técnicas de micro-ondas. Essas variações foram então processadas e analisadas para identificar a presença do DMMP no ambiente. O sensor foi submetido a testes experimentais em um ambiente controlado, nos quais foram medidos os valores de S₂₁. Em particular, o DMMP foi avaliado em uma concentração de 400 partes por milhão (ppm). Observou-se que a presença de DMMP causou alterações na atenuação do parâmetro S₂₁, demonstrando a sensibilidade do sensor ao gás em questão. 

Neste trabalho são investigadas duas configurações transdutoras para o desenvolvimento de sensores em fibra óptica que possam operar em modo de retrorreflexão. Na primeira configuração, investigam-se os potenciais ganhos na sensibilidade de sensores a fibra para detecção de interface entre líquidos imiscíveis, resultantes da adição de uma ou mais camadas de filmes finos a ponta sensora da fibra óptica. Em comparação com um sensor com uma interface transdutora de ponta de fibra clivada nua, a adição de filme de ouro apresentou a possibilidade de um ganho de sensibilidade de 13 vezes. Para uma interface transdutora com múltiplas camadas dielétricas, calculou-se um ganho de sensibilidade de 19,5 vezes. Em uma segunda configuração, investiga-se o emprego de grades de difração metalizadas, sob o efeito de Ressonância Plasmônica de Superfície (RPS), para a confecção de sensores a fibra acoplados em modo de retrorreflexão, os quais têm o potencial de atingir sensibilidades 25.000 vezes maiores que a de um sensor de ponta de fibra nua. Foi implementado um arranjo experimental com emprego de uma grade de alumínio acoplada à face clivada de uma fibra óptica. Com essa configuração, foram desenvolvidas diversos esquemas experimentais para aplicar o sistema sensor tanto na caracterização do espectro do efeito de RPS, quanto no seu emprego na determinação do ponto de orvalho ambiente.

Este trabalho oferece uma revisão bibliográfica e caracterização das flutuações de alta frequência em medições reais de um parque eólico composto por 51 turbinas, das quais 36 são de tecnologia DFIG (do inglês, Doubly-Fed Induction Generator) e 15 são do tipo DD (do inglês, Direct Drive). A caracterização é realizada por meio da densidade do espectro de potência (do inglês, power spectral density - PSD), evidenciando a persistência das flutuações de alta frequência, em especial as np, apesar dos avanços tecnológicos das turbinas eólicas. Foi desenvolvida uma metodologia para investigar o potencial de redução dessas flutuações por meio da agregação de turbinas de diferentes tecnologias em diferentes quantidades, contudo, os resultados sugerem que não há diferença significativa na redução das flutuações, independentemente da composição do parque. Além disso, foi identificado um limite na quantidade de turbinas agregadas, presente em todas as composições testadas, para qual além deste limite não há impacto significativo na redução das flutuações de alta frequência. Para aprimorar a mitigação dessas flutuações, foi criada uma plataforma focada na redução das flutuações globais e de alta frequência. Demonstrou-se que é possível mitigar completamente as flutuações de alta frequência com um Sistema de Armazenamento de Energia em Baterias (do inglês, Battery Energy Storage System - BESS) dimensionado adequadamente e utilizando uma estratégia de suavização de potência baseada em médias móveis. A plataforma também auxiliou no dimensionamento do BESS, destacando a importância de ajustar a potência nominal e a faixa de suavização conforme a necessidade específica de mitigação das flutuações, seja eliminá-las no contexto global, np ou ambas.

As técnicas ópticas tornaram-se parte integrante do progresso das ciências biomédicas e diversas áreas da medicina como oncologia, fisioterapia, urologia, cardiologia e oftalmologia, onde sua utilização é amplamente conhecida para fins diagnósticos e terapêuticos. As propriedades físicas da luz podem ser amplamente aplicadas no desenvolvimento de ferramentas e estratégias que podem ser exploradas para tratar doenças e possibilitar novos testes clínicos, promovendo desenvolvimento tecnológico e bem-estar. Terapias ópticas como a Terapia Fotodinâmica (TFD) e a Terapia Fototérmica (TFT) têm sido amplamente empregadas no controle de infecções microbianas. A TFD combina o uso de agentes fotossensibilizantes e luz para induzir danos localizados e seletivos às células e tecidos, enquanto a TFT é baseada no aumento da temperatura mediada pela luz para induzir termicamente morte celular localizada. Nesse sentido, evidencia-se o crescimento do uso de nanopartículas metálicas (NPs) nos últimos anos, nos quais os fenômenos de ressonância de plasmon de superfície localizada são explorados como uma alternativa a fotossensibilizadores de alto desempenho, aumentando a absorção de luz e facilitando o controle da temperatura dos tecidos. Neste Projeto de Tese, é proposto o uso de nanobastões e nanoesferas plasmônicas de ouro otimizadas para aprimorar o desempenho de terapias ópticas relacionadas a fenômenos térmicos e investigar seus efeitos em diferentes aplicações. Resultados preliminares mostram que uma abordagem dependente do tamanho pode ser aplicada para maximizar o desempenho térmico de nanopartículas metálicas, o que pode levar à redução da dose de nanopartículas administrada em terapias térmicas.

Esta tese apresenta uma metodologia para o planejamento operacional sazonal de redes de distribuição, inserida no contexto das redes elétricas inteligentes. O foco principal é a reconfiguração dinâmica e multi-período, considerando a integração de recursos energéticos distribuídos (RED), como sistemas de armazenamento em baterias (BESS), geração fotovoltaica e eólica. O objetivo é reduzir as perdas técnicas da rede, respeitando restrições operacionais, tais como: limites de tensão nos barramentos, carregamento dos alimentadores e a frequência de chaveamentos durante o período analisado. A abordagem proposta, compreende duas etapas principais: a alocação e o dimensionamento dos RED, e a reconfiguração dinâmica e multi-período da rede. No tocante à reconfiguração, foi desenvolvido um algoritmo inovador, denominado MP-ISBPSO, que introduz a divisão multi-período na reconfiguração da rede, permitindo uma redução significativa no número de chaveamentos. O desempenho do MP-ISBPSO foi avaliado por meio de sua aplicação em uma rede de 33 barras, e os resultados dessa aplicação foram comparados a métodos estabelecidos, como o IS-BPSO, que realiza reconfiguração horária, e a busca exaustiva. Os resultados confirmam a eficácia do método proposto, que alcança soluções equilibradas em termos de perdas técnicas e parâmetros que refletem a qualidade de energia, comparáveis às obtidas pelos métodos de referência, mas com uma redução significativa na quantidade de chaveamentos. Essa característica torna o MP-ISBPSO mais adequado para implementação prática, ao buscar soluções viáveis que conciliem desempenho técnico e operacional. Dessa forma, a metodologia proposta contribui para avanços no planejamento operacional de redes inteligentes, oferecendo soluções mais equilibradas e aplicáveis para a operação de redes de distribuição sem perdas de eficiência.

Neste trabalho, apresenta-se um estudo referente às vulnerabilidades da comunicação ADS-B (Automatic Dependent Surveillance – Broadcast), considerando sobretudo, os riscos à segurança operacional. Essa tecnologia foi desenvolvida para transmitir informações de vigilância, ou seja, dados relativos a posição, altimetria e velocidade, a partir dos aviônicos da própria aeronave, sendo uma evolução aos radares. Desenvolve-se uma solução de criptografia para essa comunicação com a utilização da cifragem com preservação de formato, avaliando-se também o emprego de cifras de bloco simétricas utilizadas em ambiente lightweight, como a Internet das coisas, com o objetivo de obter melhor desempenho computacional em soluções com sistemas embarcados. Observa-se que tais cifras, quando utilizadas como função pseudoaleatória, mantêm elevado valor de entropia com baixo custo computacional atendendo aos níveis de  segurança desejados. Relaciona-se esse estudo com pesquisas semelhantes com o objetivo de confrontar as diferentes abordagens e complementar os estudos. Por fim, analisa-se o desempenho computacional obtido com a solução proposta processando dados reais de aeronaves em fase de pouso e decolagem do Aeroporto Internacional do Recife/Guararapes - Gilberto Freyre, sediado em Recife/PE.

A conexão dos cabos para-raios das linhas de transmissão às malhas de  aterramento das subestações representa um caminho de desvio para a corrente injetada pelo  equipamento de medição durante as medições de resistência de aterramento. A solução, nesses casos, seria desconectar os cabos para realizar a medição. No entanto, isso nem  sempre é possível, o que leva a necessidade de se adotar outras estratégias, como o uso de  terrômetros de alta frequência. Esses terrômetros promovem o desacoplamento dos cabos  para-raios devido ao aumento da impedância dos cabos estar associada a alta frequência.  Nesse sentido, a frequência de 25 kHz se apresenta como uma possível solução parar uso  nas medições em subestações, porém ainda são poucos são os trabalhos que avaliam os  efeitos dessa frequência nesta aplicação. Além disso, não existem padrões normativos que  estabelecem critérios para o uso de equipamentos de alta frequência nessas instalações. Este  trabalho está inserido nesse contexto, sendo apresentada uma avaliação de alguns dos efeitos  que o uso da alta frequência ter em arranjos tipicamente utilizados em medições da  resistência de aterramento de subestações. Foi, então, desenvolvido um estudo onde se avalia a resposta de malhas reticuladas a correntes de 100 Hz e 25 kHz em termos de sua impedância, assim como em relação a ocorrência do acoplamento entre os circuitos de tensão-corrente e a corrente que sobe pelo para-raios. Nas simulações, foram consideradasmalhas de dimensões bastante variadas, assim como solos em uma ampla faixa de resistividade. As análises indicaram existir condições em que os resultados podem apresentar  diferenças bastante significativas.

Realizar um estudo de graduação e seletividade da proteção de um sistema elétrico, garantindo sua coordenação, é uma tarefa fundamental para a manutenção do atendimento a carga e para redução dos danos a equipamentos e pessoas. Este estudo, no entanto, demanda um elevado tempo das empresas de engenharia, principalmente a etapa de aquisição de dados para realização da graduação e a etapa de coordenação.

O processo de coordenação envolve uma análise minuciosa dos pares de relés relevantes para a problemática e sua classificação como proteção principal ou de retaguarda em cada defeito. Neste ponto, assim como para definição dos ajustes dos relés de proteção, é necessário que o engenheiro esteja munido das correntes presentes no sistema analisado para diversos tipos de defeitos e contemplando diversas contingências no sistema. Com a finalidade de levantar essas correntes de curtos-circuitos para um determinado sistema, incluindo os valores de contribuições dos equipamentos adjacentes, é desenvolvido um programa em python que faz interface com o ANAFAS, software amplamente utilizado no sistema elétrico brasileiro. Esse programa, associado a uma ferramenta computacional para coordenação automática da proteção de relés de sobrecorrente, independentemente de sua direcionalidade, desenvolvida em VBA, diminuí de forma significativa o tempo gasto na execução de um estudo de graduação.

O programa de coordenação automática, o qual se destaca positivamente em relação aos demais métodos já existentes, utiliza métodos de otimização e busca minimizar o tempo de atuação dos relés mais próximos a falta mantendo os critérios de seletividade e sensibilidade. Após a execução do código, os dados são apresentados por meio de relatórios, informando os tempos de atuação para os curtos-circuitos apresentados, e dos coordenogramas das proteções.

Este trabalho propõe uma nova abordagem na exploração de nanopartículas (NPs) deóxido de zinco (ZnO) para melhorar o desempenho de células solares de terceira geração,com enfoque, sobretudo, em células solares orgânicas (CSOs) e células solares de perovskita(CSPs). Nanopartículas de ZnO dispersas na superfície superior do dispositivo podem atuarcomo nanodifusores, reduzindo a reflexão do dispositivo e aumentando a absorção da radiaçãosolar na camada ativa fotovoltaica, pela introdução de caminhos ópticos não ortogonais nodispositivo (light pathwayenhancement). A contribuição dos nanodifusores de ZnO na melhoriado desempenho das células solares foi analisada por meio de simulações computacionais, combase no método de elementos finitos, bem como experimentalmente. Nanopartículas de ZnO, com163 nm de diâmetro, foram sintetizadas por uma rota de síntese verde e caracterizadas. Filmesfinos feitos com suspensão de NPs de ZnO foram depositados sobre o eletrodo transparenteITO (óxido de estanho e índio), a partir dos métodos de drop casting e spin coating, tendo suaresposta óptica avaliada. Neste trabalho são propostas metodologias para modelamento óptico eelétrico de células fotovoltaicas de terceira geração com a inserção de NPs de ZnO no topo dodispositivo. Os resultados para o modelamento óptico indicam que as nanoesferas de ZnO de 160nm de diâmetro apresentam um valor médio de Albedo alto (0,88) na faixa do espectro visível, eespalham a radiação solar predominantemente na direção frontal. O uso de NPs de ZnO (160nm de diâmetro) na superfície superior de uma célula solar orgânica pode reduzir a reflectânciado dispositivo em até 95 % para λ = 530 nm, promovendo um acoplamento de luz eficientena camada ativa da célula e simultaneamente aumentando a absorbância (26 %) do dispositivo.As contribuições de light trappinge efeito anti-reflexo melhoram a geração de fotocorrente,apresentando aumento na densidade de corrente de curto-circuito em CSOs em 27,9 %. Paracélulas solares de perovskita, foi observado um aumento na absorbância de 32 % e uma reduçãona reflectância de 96 % para λ = 530 nm. Neste trabalho é descrito o processo de fabricaçãode células solares de terceira geração (orgânica e perovskita). A partir de substratos com omaterial ativo dos dispositivos foi possível demonstrar o ganho óptico que as nanoestruturas deZnO podem gerar, resultante do efeito anti-reflexo e também do espalhamento da luz. Com adeposição das NPs de ZnO sobre dispositivo de perovskita, verificou-se experimentalmente que ouso NPs de ZnO, depositadas no topo, induz uma melhora no desempenho (ganho de eficiência)do dispositivo fotovoltaico de 23,5 %. 

Devido à rápida expansão dos sistemas fotovoltaicos na última década, ficou clara a necessidade de localizar o ponto de máxima potência Maximum Power Point– MPP para maximizar a energia solar capturada sob várias condições ambientais. Quando todos os módulos de um arranjo fotovoltaico recebem a mesma irradiação solar, técnicas tradicionais de seguimento do ponto de máxima potência Maximum Power Point Tracking – MPPT podem encontrar facilmente o MPP. Contudo, se os níveis de irradiância nos módulos fotovoltaicos não forem uniformes, encontrar o ponto de máxima potência global Global Maximum Power Point – GMPP para esses algoritmos fica inviável, uma vez que estas técnicas podem ficar operando em um máximo local enquanto o sombreamento permanecer. Um sombreamento parcial, que pode ocorrer a partir de sombras, nuvens, edifícios ou árvores, por exemplo, exibe na curva potência-tensão um comportamento com múltiplos picos, uma vez que os módulos estão protegidos por diodos de desvio. Neste contexto, neste trabalho são propostas duas técnicas que extraem o GMPP de uma curva tensão potência com múltiplos picos. Estas técnicas, são comparadas a técnicas recentes da literatura onde são obtidos resultados comparativos de simulação e experimentais além deterem seus fluxogramas apresentados. Vale salientar que técnicas baseadas em modelo reduzem as perdas de energia, pois têm respostas dinâmicas mais rápidas em comparação as técnicas heurísticas. Portanto, são propostas duas técnicas baseadas em modelo, só que uma delas é válida apenas para séries fotovoltaicas. Um destes algoritmos utiliza o modelo de dois diodos a partir dos parâmetros fotovoltaicos estimados de maneira offline, utilizando a Técnica Híbrida Pattern Search (TH-PS). O outro algoritmo utiliza o modelo de um diodo. Como ambas as técnicas são baseadas em modelo foi proposto um microestimador de irradiância, cuja finalidade é estimar a irradiância de cada módulo a um baixo custo. Esse microestimador pode servir também como monitoramento de uma usina fotovoltaica (FV), já que pode enviar as informações de irradiância para um computador central via Wi-Fi, pois utiliza para comunicação uma ESP8266. Por fim, após a modelagem do conversor utilizado para condições de MPPT, são fornecidos os resultados dinâmicos de simulações, utilizando o software MATLAB, e experimentais, por meio de uma bancada experimental, para várias condições climáticas.

Hastes de âncora são usadas na sustentação de cabos estaiados de torres de transmissão elétrica. Elas fazem parte de um complexo sistema de ancoragem que é montado para apoiar a enorme estrutura capaz de levar energia elétrica a diversas regiões. Muitas vezes a instalação dessas torres ocorre em lugares remotos, o que torna sua manutenção desafiadora. Além do mais, a verificação da integridade das hastes de âncora, que são fincadas em solo, é realizada através de uma inspeção visual. Isso requer que o solo ao redor da haste seja escavado, o que torna o processo caro e perigoso para os funcionários. Diversos métodos não destrutivos foram propostos para verificação da integridade de hastes de âncora, mesmo enterradas e sem a necessidade de escavar o solo. Uma delas trata-se da reflectometria no domínio da frequência. Nela, sinais eletromagnéticos são injetados por um analisador vetorial de redes (do inglês, Vector Network Analyzer) em uma linha de transmissão composta por uma haste de âncora e os níveis de reflexão do sinal ao longo da haste são analisados. Essa análise pode fornecer informações valiosas a respeito da integridade da haste, já que, mudanças de impedância podem ser causadas por processos corrosivos em sua superfície. Contudo, é muito comum que estruturas auxiliares estejam presentes ao longo da haste de âncora, e assim, podem influenciar no diagnóstico sobre o estado da haste de âncora. De maneira inovadora, esse trabalho propõe uma nova metodologia para diminuição dos efeitos indesejados de estruturas auxiliares no resultado da reflectometria. Desse modo, aqui, medições e simulações são feitas em hastes de âncora para identificação de possíveis falhas na sua estrutura através da análise da reflectometria, que é otimizada pela redução de efeitos indesejados.

A demanda crescente por soluções de detecção versáteis e melhorias no desempenho de medições em ambientes operacionais desafiadores tem impulsionado extensas pesquisas em sensores de fibra óptica para alcançar operações aprimoradas. Uma abordagem promissora para aprimorar os sistemas de detecção envolve a consideração de parâmetros específicos, como a expansão da faixa de operação e a medição simultânea de múltiplos parâmetros, especialmente quando esses parâmetros estão interligados, como é caso da temperatura e da corrosão, ou temperatura e do índice de refração. Esta Tese de Doutorado apresenta o aprimoramento das funcionalidades de um sensor distribuído de temperatura baseado em espalhamento Raman (SDT-R) em fibras ópticas, bem como propõe experimentalmente o desenvolvimento de um novo sensor multiparâmetro baseado em reflectometria Raman anti-Stokes no domínio do tempo. É realizado o aprimoramento de um sistema de detecção distribuída de temperatura por meio de espalhamento Raman em fibras ópticas, relacionado à faixa de operação de temperatura. Esse sistema utiliza um equipamento comercial de reflectometria óptica no domínio do tempo (OTDR) e amplificação através de fibra dopada com Érbio (EDFA). O desempenho do sensor é experimentalmente avaliado em uma ampla faixa de temperaturas, abrangendo desde -196,15 °C até 400 °C, e em longas distâncias, de até 27 km.  São realizadas análises utilizando um tipo de fibra especial, com revestimento metálico, para a operação em altas temperaturas. Os resultados fornecem informações sobre a sensibilidade, precisão e resolução do sensor na ampla faixa de temperaturas. Além disso, é apresentado o desenvolvimento de um novo sensor multiparâmetro que combina as funcionalidades de detecção de temperatura, corrosão e índice de refração. Esse sensor incorpora cabeças sensoras, projetadas com diferentes estruturas de fibras ópticas, ao SDT-R tradicional para o monitoramento de corrosão e índice de refração.  Os sensores são testados em experimentos para avaliar sua resposta a diferentes índices de refração, temperaturas e um processo controlado de corrosão, permitindo a determinação da taxa de corrosão. Os resultados demonstram que o sensor multiparâmetro é capaz de monitorar simultaneamente e de forma independente a corrosão e o índice de refração, ao longo de múltiplos pontos do link de fibra óptica, e a temperatura, de forma distribuída. Essa abordagem não apenas adiciona novas funcionalidades ao SDT-R, mas também aprimora os resultados de medição para os parâmetros analisados.  A sensibilidade do sensor é de 0,5 dB/10-3 UIR, para variações do índice de refração na faixa de 1,3370 - 1,3840 UIR, e de 0,74 dB/nm para a detecção da corrosão de 100 nm de alumínio depositados na extremidade clivada de uma fibra óptica. São exploradas as possíveis aplicações dos sensores em vários setores, com destaque para a indústria de óleo e gás, onde esses sensores podem atuar para aprimorar o monitoramento e a manutenção de infraestruturas críticas. Ao integrar medida simultânea de múltiplos parâmetros em um único sensor essa abordagem oferece uma solução versátil e eficaz para atender às necessidades de medição em ambientes operacionais desafiadores.

Um sistema de medição instantânea de frequência (IFM) consiste em um conjunto de elementos capazes de processar um sinal de entrada por meio de discriminadores, a fim de identificar a subfaixa a qual a frequência do sinal pertence. Os resultados exibidos são representados por valores binários que refletem a potência de saída dos discriminadores. Portanto, é de suma importância selecionar adequadamente a resposta em frequência desses elementos para garantir o funcionamento adequado do sistema. Ao projetar os discriminadores corretamente, é possível realizar a varredura diretamente, eliminando a necessidade de pós-processamento. Nesta tese, são apresentadas evidências de que a escolha de um código binário balanceado (BBC) para representar os bits de saída traz vantagens significativas no projeto dos discriminadores de frequência. Os discriminadores projetados são compostos por um conjunto de quatro superfícies seletivas de frequência (FSS) baseadas na geometria fractal Curva de Sierpinski, com diferentes iterações, substituindo assim os discriminadores de frequência tradicionais, como os interferômetros e filtros. Como aplicação dos discriminadores projetados, será conjecturado um sistema IMF de 4 bits com uma resolução de projeto de 323,12 MHz para cada uma das 16 sub-bandas distribuídas na faixa de frequência entre 0,39 GHz e 5,56 GHz. Os resultados das simulações computacionais realizadas no CST Microwave Studio, juntamente com as medições utilizando um analisador de rede, serão apresentados e comparados devidamente. Tanto nas medições, como nas simulações, a FSS é colocada entre as antenas. O parâmetro analisado nas simulações e medições é o coeficiente de transmissão, 𝑆₂₁, entre duas antenas tipo corneta utilizadas nas medições e representadas pelas portas 1 e 2 nas simulações computacionais. 

O aumento da expectativa de vida em todo o mundo e a queda dos números de nascimento de crianças têm contribuído para o um aumento do envelhecimento da população. Esse fenômeno, aliado ao aumento das doenças crônicas, impõe desafios crescentes aos sistemas de saúde no cuidado aos idosos, visando preservar sua qualidade de vida. Avanços na área da saúde e tecnologia têm permitido o monitoramento remoto de informações vitais, auxílio no controle de medicamentos diários e a prevenção de acidentes graves. Nesse contexto, as tecnologias como Ambient Assisted Living (AAL) surgem como soluções para monitorar a saúde, o estado emocional e as atividades diárias dos idosos, proporcionando-lhes independência, segurança e bem-estar. Para garantir que essas soluções atendam às necessidades desse público, é crucial uniformizar as percepções de usabilidade e aceitabilidade dos sistemas AAL. Durante o desenvolvimento desses sistemas, é fundamental especificar de maneira adequada os requisitos não funcionais que impactam a usabilidade e a aceitabilidade, considerando os requisitos legais e em experiências dos stakeholders, sendo tais aspectos relevantes para esse tipo de sistema. Esta tese apresenta o NFR-driven development (NDD), um framework que auxilia na especificação de requisitos não funcionais de usabilidade e aceitabilidade para sistemas AAL, baseado em requisitos legais e em experiência dos stakeholders. Para embasar essa proposta, foi realizado um Mapeamento Sistemático da Literatura (MSL) para identificar os principais requisitos não funcionais para sistemas AAL, incluindo requisitos legais que podem impactar o desenvolvimento desses sistemas. A partir dos resultados obtidos com a MSL, foram identificados os requisitos não funcionais que influenciam a usabilidade e a aceitabilidade dos stakeholders, bem como os requisitos legais relevantes para esse tipo de sistema. O NDD framework reúne os conceitos relevantes e fornece orientações aos engenheiros de requisitos e desenvolvedores durante o processo de especificação de requisitos não funcionais, considerando requisitos legais e a experiência dos stakeholders. Ao adotar esse framework, espera-se alcançar sistemas AAL que atendam efetivamente às necessidades e expectativas dos stakeholders, garantindo a conformidade com os requisitos legais.

Desde quando foi utilizado para em antigas embarcações para orientação geográfica, até os dias de hoje onde é usado para o tratamento de canceres e tumores, o uso do campo magnético vêm trazendo uma evolução tecnológica tanto na construção de dispositivos, como nos mais diferentes procedimentos, e para sua devida aplicação o monitoramento nominal do campo magnético é essencial. Nesse sentido, este projeto de tese apresenta estudos, de modelagem computacional e experimentais, para construção de sensores e dispositivos à fibra óptica, que utilizam os efeitos Faraday e Kerr magneto-ópticos. Os sensores propostos nesta tese são capazes de fazer o monitoramento de campo magnético com sensibilidade e faixa de operação variadas, em que uma das configurações pode alcançar uma faixa de operação de 0 à 200 mT. Devido a aplicação específicas, onde há variações de temperatura, também foi feito um estudo de como a temperatura pode afetar a modulação do sinal, bem como formas de mitigar sua influência. Os resultados de sensibilidade obtidos são comparáveis com os encontrados na literatura, tendo uma das estruturas simuladas alcançado uma resolução de 0,051 mT. Os estudos realizados tem um viés de projetar e caracterizar a estrutura do sensor para que seu sinal seja otimizado a depender de sua aplicação.  Vale destacar que o sistema construído experimentalmente também serve para finalidade de caracterizar materiais magnético, e obter paramentos magneto-ópticos desses materiais. Por fim, também é prosto nessa tese um dispositivo para controlar a polarização de uma onda eletromagnética, baseado no Efeito Faraday magneto-óptico e na absorção em uma fibra perfil D metalizada. O dispositivo pode ser controlado eletronicamente por solenoides, o que possibilita um melhor desempenho, quando comparado com controladores mecânicos. Por fim, os resultados das simulações mostram que o dispositivo pode polarizar e controlar a polarização da luz com uma perda de inserção máxima de 5,71 dB para uma onda não polarizada e mínima de 2,61 dB para uma onda já polarizada

Lasers aleatórios (RLs) surgem com grande impulso na exploração da fotônica para estudos de sistemas complexos e sistemas biológicos. Esta tese aborda a construção, caracterização e aplicação de RLs de diferentes materiais de ganho e dispersão, visando o uso dele no sistema de imagem de transiluminação óptica de tecidos biológicos. Além de ser estudadas as flutuações aleatórias de intensidade de emissão de laser, observando-se a existência de estatísticas não gaussianas do tipo Lévy, distribuição de Izrailev e a quebra de simetria de réplica usando RL de corante de Rodamina 6G com nanopartículas de . Nesta tese a emissão de baixa coerência dos RLs foram exploradas para gerar imagens livres de manchas de tecidos biológicos. No primeiro capítulo deste texto é feita uma introdução aos RLs e suas aplicações na área da óptica biomédica. O segundo capítulo enfoca na descrição teórica da emissão dos RLs coloidais e de estado sólido. O terceiro capítulo apresenta a construção e caracterização de RLs, com a observação de efeitos não-lineares e transições de fase fotônica em sistemas de RLs. Foram analisados um grande conjunto de espectros da emissão do RL, para análise estatística da radiação. No quarto capítulo, apresenta-se o uso do RL na técnica de imagem por transiluminação para geração caracterização de sistemas biológicos. Neste caso usou-se um corante orgânico de Piridina2 em etileno glicol com nanopartículas espalhadoras de , para geração de RL com emissão na primeira janela biológica (750nm). Foi avaliado experimentalmente a coerência da emissão de RL, com a quantificação do comprimento de coerência da radiação laser (13 mm). Foi demonstrado, pela primeira vez o uso de RL na técnica de transiluminação óptica para geração de imagem de tecido dentário. Os resultados indicam que o RL de Piridina2 é uma fonte de grande potencial para gerar imagens de tecido dentário livre de manchas (Speckles) no infravermelho próximo.

O uso de técnicas de aprendizagem de máquina em diferentes campos acadêmicos e profissionais confirma sua utilidade teórica e prática. O campo de comunicações não é exceção, possuindo diversas aplicações em problemas estabelecidos. Este trabalho faz uma investigação de diferentes formas de utilizar modelos baseados em aprendizagem de máquina em três problemas distintos envolvendo decodificação em sistemas de comunicação, buscando demonstrar sua flexibilidade e apresentar formas alternativas de se obter resultados clássicos que empregam algoritmos estabelecidos, ou até mesmo obter desempenhos melhores em situações específicas.

O primeiro problema trata de canais Markov-Gauss e compara um modelo de aprendizagem de máquina com o modelo oculto de Markov usualmente empregado, o segundo trata de sistemas de comunicação baseados em acesso múltiplo não ortogonal e compara um modelo de aprendizagem com o algoritmo de decodificação usualmente empregado, o terceiro trata de um sistema de comunicação baseado em caos em que uma rede neural é utilizada na decodificação em comparação com a decodificação por máxima verossimilhança.

Esta dissertação trata da avaliação de formas de onda não ortogonais do tipo Spectrally Efficient Frequency Division Multiplexing (SEFDM), onde é possível aumentar a eficiência espectral em comparação a sistemas Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) através da compressão do espaçamento entre subportadoras abaixo do limite da ortogonalidade. A quebra da ortogonalidade causa o aparecimento de Interferência Entre Subportadoras (ICI), que fica mais intensa de acordo com o aumento da compressão do espectro. O desempenho do SEFDM foi comparado com o OFDM, que é a forma de onda utilizada no 5G NR, tanto em simulações como de forma experimental no contexto da Sexta Geração de Comunicações Móveis (6G). Durante as simulações, os sistemas foram analisados quanto à Taxa de Erro de Bit (BER) com e sem a aplicação de códigos corretores de erro do tipo Low Density Parity Check (LDPC), quanto a eficiência espectral e a Peak-to-Average Power Ratio (PAPR). Os experimentos foram realizados considerando dois cenários no contexto de 5G e além, sendo eles o canal sem fio e Rádio sobre Fibra (RoF). Os transmissores e receptores foram implementados no GNURadio, uma plataforma open-source para trabalhar com Rádio Definido por Software (SDR) e através dele foi possível realizar as transmissões e receber os sinais.

Na presente dissertação realizamos a investigação experimental de um sensor à fibra óptica com estrutura heteronúcleo, tendo a finalidade de avaliar a viabilidade deste como possível candidato para o monitoramento do estado de carga de baterias de chumbo-ácido. A estrutura utilizada é formada por uma fibra óptica monomodo (SMF - Single Mode Fiber) unida com uma fibra multimodo (MMF - Multi-Mode Fiber) em cada uma de suas extremidades, formando um arranjo multimodo-monomodo-multimodo (MSM), onde a fibra SMF é a parte sensora da estrutura. Com intuito de se obter um sensor compacto e de boa sensibilidade, foram realizados experimentos com comprimentos distintos de SMF, de tal modo que fosse possível selecionar o mais adequado para a aplicação proposta. As medições são realizadas variando o índice de refração externo à SMF, primeiramente com amostras de glicerina diluída em água, para caracterização do sensor, e, por fim, com amostras de eletrólito de bateria de chumbo-ácido com diferentes concentrações. O sensor final consiste no uso de uma fibra óptica SMF com comprimento de 30 mm, e a resolução obtida é de 1,85 g/L do eletrólito, de modo que o sensor é capaz de detectar diferentes níveis de carga em diferentes tipos de baterias de chumbo-ácido.

A detecção de anomalias consiste em identificar padrões que divirjam de comportamentos tidos como normais. Ela é uma importante área de estudos, cuja aplicabilidade se estende a diversos domínios, como a segurança de redes de comunicação, a detecção de doenças, a identificação de fraudes, dentre outros. A detecção de anomalias configura-se como uma etapa essencial de processos que envolvem tomadas de decisão, como o planejamento de manutenções em fábricas ou o início do tratamento de doenças graves. Comportamentos anômalos podem ser provocados por erros ou eventos ainda desconhecidos pelo sistema de detecção. A detecção de anomalias apresenta uma série de desafios que a distanciam de problemas de classificação tradicionais. Um deles diz respeito ao desbalanceamento dos dados disponíveis para treinar o modelo de detecção. A inexistência, ou existência em pequenas quantidades, de dados pertencentes às classes anômalas é bastante comum em problemas reais. Isto torna difícil a definição de uma região no espaço amostral que contenha todos os comportamentos normais possíveis, sem compreender os anômalos. Diversas técnicas foram desenvolvidas ao longo dos anos para tratar deste problema. No entanto, um grupo de técnicas tem ganhando atenção especial da comunidade acadêmica. Tal grupo baseia-se no uso de aprendizado profundo. Este consiste no processamento da informação através de múltiplas camadas, tornando possível a obtenção de representações mais significativas da informação de entrada para um dado problema de classificação ou regressão. Apesar dos avanços obtidos, o uso de aprendizado profundo na detecção de anomalias ainda apresenta algumas dificuldades, principalmente na obtenção de características capazes de representar de forma satisfatória a classe normal, ao mesmo tempo em que a diferencie da classe anômala. Este trabalho apresenta as etapas do desenvolvimento de um sistema para a detecção de anomalias baseado na atuação conjunta de técnicas profundas e tradicionais de aprendizado de máquina. As primeiras abordagens analisadas consistiram de algoritmos treinados de forma supervisionada, supondo-se que todas as classes anômalas eram conhecidas, visando promover um melhor entendimento acerca do problema. Em seguida, partiu-se para as abordagens nas quais o treinamento do algoritmo foi realizado apenas com dados pertencentes à classe normal. Dentre as técnicas propostas na tese, a que apresentou o resultado mais promissor envolveu o treinamento do extrator de características em conjunto com um processo de seleção de protótipos. A técnica apresentou valores médios de AUC relativamente altos e estáveis, e.g., acima de 0,95, para um nicho de problemas de detecção de anomalias. Todos os modelos treinados foram avaliados com bases de dados compostas por espectrogramas de sinais sonoros e de vibração, coletados por sensores posicionados em dispositivos eletromecânicos.

O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um esquema de controle FRT (Fault Ride Throught) dos inversores de interface de sistemas de geração distribuída conectados a uma rede que tenha geração síncrona próxima. Com a estratégia de controle proposta, o inversor realiza suas funções usuais quando a rede está sob condições normais de operação. No entanto, em caso de falta na rede, os inversores passam a operar de modo a controlar a potência fornecida pelo gerador, mantendo a potência ativa da máquina síncrona próximo do valor de pré-falta, a fim de reduzir a aceleração da máquina e oscilações na frequência do sistema.  Para a validação do esquema de controle proposto foram realizadas simulações computacionais em MATLAB, no sistema elétrico de teste de 9 barras do IEEE. O esquema de controle também foi testado experimentalmente, utilizando um inversor e uma montagem máquina síncrona-motor. Os resultados mostram que a estratégia de controle proposta tem desempenho melhor do que aquelas exigidas pelos códigos de rede de diversos países.

A Programação Diária da Operação (PDO) adquire novos desafios conforme fontes de energia renovável são inseridas no sistema elétrico. Além da operação, a variação da potência disponível por essas fontes também provoca alguns problemas devido às restrições operacionais do sistema, como o corte da geração (também conhecido como Power Curtailment ou Constrained-off) e a variabilidade na formação de preço horário, representado aqui pelo Preço Marginal Locacional (LMP - Locational Marginal Pricing). Por conta disso, aplicações para o deslocamento de energia disponível, através do uso de Sistema de Armazenamento de Energia por Bateria (BESS - Battery Energy Storage Systems) podem oferecer maior eficiência ao sistema, minimizando os efeitos negativos causados pela variabilidade de potência. Neste sentido, este trabalho visa contribuir com uma proposta de análise metodológica do comportamento do custo da operação energética, do LMP e do corte da geração baseado na penetração em larga escala de fontes de energia renovável com a presença de BESS. A metodologia empregada integra a solução do problema da PDO com uma análise de risco a partir de diferentes cenários de geração eólica e solar fotovoltaica. Além disso, estas duas fontes são modeladas para serem despachadas de forma não obrigatória, para ser possível observar o corte da geração, como também é considerado o impacto da Geração Distribuída (GD) na curva de carga prevista para o sistema. O problema da PDO é formulado através do Fluxo de Potência Ótimo Linearizado e é solucionado pelo Método Preditor-Corretor de Pontos Interiores. Essa solução faz parte do algoritmo iterativo utilizado para acoplar a PDO com a formação do LMP, onde são consideradas as perdas elétricas do sistema e um modelo de demanda nodal fictícia. Por fim, a análise é feita no sistema IEEE RTS 24 barras adaptado com os dados de geração, demanda e GD do subsistema Nordeste. Os resultados das simulações são apresentados e discutidos, demonstrando a eficácia da metodologia e do uso do BESS para mitigar o custo total da operação energética diária e o corte da geração.

O controle de qualidade é um aspecto crítico, especialmente no contexto da indústria 4.0. Além de ser uma necessidade para atender aos pré-requisitos funcionais de um determinado produto, a qualidade está intimamente relacionada à segurança, à proteção, e a questões econômicas. Neste trabalho, abordamos dois aspectos específicos de certificação da qualidade no contexto moderno da indústria: detecção de anomalias em sistema eletrônicos embarcados e classificação de substâncias químicas ou biológicas. As soluções abordadas são baseadas em modelos de aprendizado de máquina.

Na indústria de produtos eletrônicos, a miniaturização dos componentes e o uso de placas multicamadas aumentaram consideravelmente a complexidade dos testes. Consequentemente, formas tradicionais de teste baseadas em inspeções manuais tornaram-se desatualizadas e ineficientes. Além disso, a Indústria 4.0 demanda produtos com alto índice de personalização. Isso exige requisitos adicionais, como alto grau de flexibilidade nos processos de concepção, de projeto e de testes. Portanto, são necessárias soluções eficazes e flexíveis que não utilizem pontos de contato físico com o produto testado. Nosso estudo apresenta soluções de teste automatizados e não-invasivos.

Em relação aos testes de substâncias, tradicionalmente utilizam-se técnicas de espectroscopia, realizadas com espectrógrafos. Apesar de ser uma técnica bastante madura, sua limitação são o custo e a complexidade do equipamento. Nós propomos uma alternativa simples, porém eficiente para realizar testes sem o uso de espectrógrafos.

Para validação, projetamos e construímos protótipos para realização de experimentos. Para detecção de anomalias, construímos um sistema usando uma placa de desenvolvimento de sistemas embarcados. Seis versões de software foram implementadas – sendo uma delas funcional, enquanto o restante representa algum tipo de anomalia. Anomalias são detectadas pela análise de sinais temporais capturados do circuito de forma não-invasiva. Os sinais são convertidos em imagens espectrográficas que são analisadas por um modelo de aprendizado de máquina, treinado para detectar se o circuito se comporta conforme a especificação.

Para classificação de substâncias, apresentamos uma Prova de Conceito. Em vez de empregar o espectrógrafo, utilizamos um sistema de transmissão e recepção ópticas. O sinal transmitido possui forma de onda especialmente projetada para obtenção de máximo desempenho. O sinal detectado é convertido em imagem espectrográfica que é usada por um modelo de aprendizado de máquina que realiza a classificação.

Os resultados experimentais demonstram a eficácia dos métodos de teste propostos. Para vários cenários de teste do sistema eletrônico, a taxa de detecção chega a 100%. A classificação de substâncias também apresenta desempenho ótimo (taxa de acerto de 100%) em várias configurações. Adicionalmente, apresentamos uma técnica para aumentar o desempenho por meio da transformação dos dados utilizados para treinamento e validação do modelo. A eficácia da técnica é comprovada experimentalmente tanto para detecção de anomalias quanto para classificação de substâncias.

As redes ópticas aparecem como uma das principais infraestruturas utilizadas no transporte de grande quantidade de dados nos tempos atuais. Dentre as tecnologias mais estudadas em trabalhos recentes podem-se citar as Redes ópticas elásticas, que apresentam destacado aproveitamento de espectro devido à possibilidade de se trabalhar com requisições de larguras de banda variáveis. O presente trabalho aborda a utilização de heurísticas e meta-heurísticas para melhorias no roteamento e alocação do espectro em Redes ópticas elásticas. É proposto inicialmente um esquema de roteamento e alocação de espectro baseado em divisão espectral (do inglês Split Spectrum) por simples e múltiplos caminhos, capaz de aumentar a disponibilidade da rede pela redução da perda de opções para a inserção de chamadas no espectro de frequências das rotas, com a consequente mitigação da probabilidade de bloqueio das próximas requisições. É proposta também uma meta-heurística baseada em otimização por enxame de partículas (PSO) com o objetivo de definir soluções para a alocação de espectro em Redes ópticas elásticas, com a utilização do algoritmo conhecido como MSCL (Min Slot-Continuity Capacity Loss) e de uma metodologia de otimização por séries de funções. Tal esquema leva em consideração as peculiaridades de cada rota da rede, agrupando características em comum para que assim se possa obter matrizes com parâmetros de entrada otimizados de forma mais adequada para o cálculo da perda de capacidade pelo algoritmo, modificando também a forma de cálculo do custo de alocação em tais redes, observando as possibilidades de melhorias com a utilização de algoritmos de otimização.

Pesquisadores do LSI-UFPE vem desenvolvendo um módulo eletro-óptico que é parte de um sistema sensor capaz de detectar a presença de cinco diferentes tipos de gases dissolvidos em óleo de transformador. A presença desses gases é relacionada com a existência de potenciais falhas. Normas internacionais estipulam as concentrações aceitáveis para indicar uma operação normal do transformador. Para a detecção do gás o sistema sensor em desenvolvimento no LSI usa uma técnica conhecida como WMS –– Espectroscopia de Modulação de Comprimento de Onda. Ela é necessária devido às concentrações diminutas de gases que deve ser detectada. Um dispositivo fundamental para a aplicação desta técnica é o Amplificador Lock-in. Os amplificadores lock-in comerciais apresentam um custo elevado e geralmente possuem muito mais funcionalidades do que o necessário para o sistema sensor. Sendo assim, esse trabalho tem como foco o desenvolvimento de um amplificador lock-in digital utilizando microcontroladores comerciais de baixo custo e que sejam de fácil integração ao sistema sensor em desenvolvimento.

Com o rápido desenvolvimento de ferramentas de processamento digital de sinais, o conteúdo de uma imagem pode ser facilmente manipulado ou adulterado de forma maliciosa. A marca d’água frágil tem sido amplamente usada para fins de autenticação de dados. Esta dissertação apresenta novas propostas de algoritmos de marcas d’água frágil em imagens para detecção de área manipulada e recuperação da imagem. Os bits com marca d’água são obtidos a partir dos bits de paridade de um código corretor de erro cuja mensagem é formada a partir de uma sequência caótica binária e de bits da imagem original. No primeiro algoritmo proposto, os bits com marca d’água são inseridos no domínio da frequência usando a Transformada Wavelet Discreta. A imperceptibilidade, detecção e recuperação alcançada por este algoritmo são testadas para vários ataques usados em processamento de sinais. No segundo método, os bits da marca d’água são incorporados usando o método do bit menos significativo. Uma comparação entre os algoritmos propostos mostra que o primeiro apresenta maior imperceptibilidade, enquanto o último apresenta melhor capacidade de recuperação. Os algoritmos propostos são analisados tanto para imagens em tons de cinza quanto imagens coloridas. Os resultados da comparação revelam que a técnica proposta tem um desempenho melhor do que alguns métodos existentes. 

Uma microrrede é definida pelo conjunto de unidades de geração distribuída (GD), unidades de armazenamento e cargas, que conectados em paralelo formam um pequeno sistema elétrico de potência. A microrrede pode operar conectada à rede elétrica da concessionária, em que as cargas são alimentadas por meio das unidades de GD e o déficit de potência é fornecido pela rede. Neste modo de operação, a referência de tensão e frequência é definida pela rede. Outro cenário possível e quando a rede elétrica da concessionária não está disponível e a microrrede deve operar de forma autônoma (isolada), nesta situação o fluxo de potência entre as unidades de GD e as cargas devem ser balanceados, ou seja, a potência fornecida por cada unidade de GD deve ser proporcional a sua capacidade nominal. Neste trabalho, é realizado um estudo comparativo entre a estratégia controle por inclinação (droop) e uma nova técnica de controle denominada mestre-escravo sem comunicação, em microrredes operando no modo autônomo. Para representar o comportamento dinâmico das microrredes, neste trabalho é proposto um modelo matemático em pequenos sinais da microrrede mestre-escravo sem comunicação e desenvolvido o modelo matemático em pequenos sinais da microrrede droop. A partir do modelo matemático de ambas as microrredes, a região estável no plano complexo é comparada para diversos valores dos coeficientes de inclinação. O desempenho das técnicas de controle no compartilhamento de potência é avaliado por meio de um conjunto de figuras de mérito. Finalmente, o desempenho de ambas as microrredes é avaliado sob condições de operação de carga não linear e desequilibrada, e uma estratégia de compensação de tensões desbalanceadas é implementada na microrrede mestre-escravo sem comunicação.

O monitoramento dos sinais vitais é uma das estratégias mais recomendadas pelos profissionais da saúde para o controle, triagem e auxilio no prognóstico de doenças crônicas ou infectocontagiosas. A aquisição remota em massa dos parâmetros fisiológicos de pacientes em ambientes clínicos ou domiciliares, quando gerenciados e processados, podem prover informações valiosas para a detecção de tendências de surtos epidemiológicos em regiões distritais, municipais, estaduais, nacionais ou internacionais. Desta forma, o principal objetivo deste trabalho é utilizar tecnologias e metodologias bem consolidadas no meio científico para tornar o monitoramento dos parâmetros vitais acessíveis ao usuário com apenas um smartphone, de forma eficaz, com baixo-custo e de fácil utilização. O trabalho compreende no desenvolvimento de dois protótipos vestíveis (passivo e semi-passivo) de baixo consumo habilitados com a tecnologia NFC (Near Field Communication), em formato de braceletes, capazes de mensurar simultaneamente frequência cardíaca, temperatura, saturação sanguínea de oxigênio e pressão arterial de forma não-invasiva, confortável e em tempo real. Através de um confortável sistema analógico para aquisição do ECG (Eletrocardiograma)  pelo membro superior esquerdo, os dispositivos são capazes de mensurar a pressão arterial de forma automática e sem a necessidade de um manguito, por meio da frequência cardíaca e o parâmetro PAT (Pulse Arrival Time). Foi desenvolvido também uma interface dinâmica de comunicação NFC, com transferência simultânea, sem fio, de dados e energia entre o protótipo passivo e um smartphone. Além disso, uma interface gráfica e um data log online foram desenvolvidos para o monitoramento simultâneo dos quatro sinais vitais através de um smartphone e o protótipo semi-passivo. Foi desenvolvido um protocolo de coleta de dados através de voluntários com aprovação do comitê de ética para estudos com seres humanos (CAAEs: 24617219.4.0000.5208 e 45209121.2.0000.5208). Tais coletas foram utilizadas a fim de validar os sinais vitais adquiridos pelos protótipos com equipamentos comerciais homologados e avaliar a usabilidade do sistema desenvolvido pelos voluntários. Em conformidade com padrões de confiabilidade adotados no meio clínico e científico, as validações foram feitas através de analises estatísticas das diferenças entre os dados adquiridos pelos protótipos e os equipamentos comerciais. Dentre os resultados, constataram-se aferições de sinais vitais dentro dos padrões clínicos recomendados após otimizações dos protótipos, cujas médias e desvios padrões dos erros foram de e_BPM=0,0±1,22, e_SpO2=0,2±0,63%, e_Temperature=0,4±5,1 ^oC, e_SBP=0,3±5,1 mmHg, e_DBP=0,7±4,23 mmHg. Além disso, o sistema proposto possui grande aceitabilidade e foram bem avaliados pelos voluntários entrevistados.

Devido à particularidade existentes nos diversos domínios dos Sistemas Embarcados, muitas vezes torna-se difícil entender os requisitos que devem ser identificados e traduzi-los nas funções e limitações esperadas do sistema. A complexidade inerente de diferentes domínios, bem como a necessidade de encontrar defeitos ou falhas com rapidez e precisão, são fatores importantes a serem considerados ao desenvolver esses sistemas. Apesar dos avanços em desenvolvimento de sistemas embarcados, ainda é uma área que merece atenção dos pesquisadores devido a sua complexidade e às poucas iniciativas de engenharia de requisitos que atendem às particularidades desses sistemas. A cada dia algumas abordagens para o desenvolvimento de Sistema Embarcados são propostas, considerando várias áreas do conhecimento, tais como ontologia. Nesse contexto, esta tese visa, a partir dos padrões abertos da Web Semântica (o formalismo da lógica descritiva e a linguagem Ontology Web Language ), definir uma abordagem ontológica para auxiliar a especificação de requisitos em Sistemas Embarcados. Assim, através das Ontologias construídas, destacamos simulações de especificações de requisitos em cenários reais, extraindo os requisitos utilizados, normas e os impactos positivos e negativos que eles podem causar entre si. O método de pesquisa utilizado foi um mapeamento sistemático da literatura, uma revisão sistemática da literatura, survey e entrevistas com especialistas do domínio. Como contribuições desta tese, assinalamos o avanço no uso de ontologias logicamente formalizadas para a representação não-ambígua e compartilhada do conhecimento de requisitos em Sistemas Embarcados. Espera-se com isso auxiliar os desenvolvedores de sistemas embarcados, criando-se um núcleo comum de requisitos. É essencial impulsionar a condução das pesquisas na área da engenharia de requisitos, forma a ter-se qualidade e precisão na especificação no desenvolvimento de sistemas embarcados.

A modelagem de uma curva de potência é um fator crucial para o desempenho e operação de uma fonte eólica, contribuindo desde o controle até a melhora no desempenho de uma turbina ou parque. Atualmente existem várias técnicas para o ajuste deste fator, cujos métodos utilizados são conhecidos como paramétricos e não paramétricos. Este último cria uma heurística própria dependendo de uma característica ou tendência específica de como os dados de (ventos x Potência) de um parque ou turbina se comportam. Esta Tese visa demonstrar que é possível aumentar a precisão da previsão de geração eólica em curto prazo com a utilização de algumas técnicas originais que utilizam a inferência pré-estabelecida em sistemas Fuzzy e técnicas de Deep Learning como autoencoders e redes de aprendizagem profunda do tipo LSTM. Foram desenvolvidos duas novas heurísticas explicadas no decorrer do trabalho e as mesmas foram comparadas com os modelos já desenvolvidos pelo autor em trabalhos anteriores. Os resultados mostram-se significativos tanto no que diz respeito a previsão de dados componentes do vento como velocidade e direção quanto a previsão de potência atrelada a aplicação dos modelos de curva de potência desenvolvidos. Desta forma os novos modelos e heurísticas desenvolvidos foram efetivos e inovadores contribuindo para a melhora notável do desempenho das previsões em modelos de geração eólica no curto prazo.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um dispositivo de micro-ondas como parte de um sistema de detecção de falhas em hastes de âncora, estruturas auxiliares na fixação de torres estaiadas de linhas de transmissão de energia elétrica. Este sistema é baseado em uma técnica de reflectometria no domínio da frequência (do inglês, Frequency Domain Reflectometry) e ferramenta de aprendizado de máquina. As deteriorações (perdas de material) sofridas por estas hastes podem levar à ruptura das mesmas e possível queda da torre. Por se tratar de uma técnica não destrutiva de análise (do inglês, Nondestructive Techniques), este sistema possui um menor custo se comparado a técnica utilizada atualmente, a inspeção visual. Para detecção das falhas, pulsos de alta frequência são inseridos nas amostras de haste de âncora, através de um analisador de redes vetorial (do inglês, Vector Network Analyzer). O coeficiente de reflexão é analisado e comparado ao obtido nos resultados de simulação. Esta tese trata justamente do conector de altas frequências que foi desenvolvido para fazer a interconexão entre o VNA e a haste de âncora. O arranjo experimental envolve ainda, além do VNA e do conector de altas frequências, uma haste de referência. Esta haste, juntamente com a de âncora, formam uma linha de transmissão onde o sinal é trafegado. Amostras de hastes de âncora com e sem falhas foram simuladas, fabricadas, medidas e classificadas com o auxílio de uma ferramenta de aprendizado de máquina para determinar a presença ou ausência das falhas em cada uma delas.

O crescente interesse por sistemas de geração distribuída, em especial, os formados por fontes de energia renováveis, fomenta os estudos de conversores c.c./c.c. com alto ganho de tensão. Em aplicações fotovoltaicas, se faz necessário elevar a tensão para conectar o módulo a rede.  Sendo assim, esta tese propõe uma família de conversores c.c./c.c. de alto ganho com única chave semicondutora. A variação das topologias é obtida com a modificação nas posições dos capacitores e o alto ganho é atingido através do acoplamento magnético. Os circuitos grampeadores reduzem os esforços de tensão na chave, possibilitando o uso de MOSFET com baixa resistência interna. Desta forma, as perdas por condução são minimizadas. Além disso, os diodos operam com comutação sob zero de corrente, eliminando as perdas por recuperação reversa. O princípio de funcionamento dos conversores, as etapas de operação, as principais formas de onda e os esforços nos componentes são analisados para o modo de condução contínua. Um protótipo de potência nominal de 140 W foi desenvolvido para avaliar o desempenho das topologias propostas. A eficiência a carga plena é de 91,84% e a eficiência máxima 93,77% foi atingida com 51,27 W.

As transformadas discretas ganharam destaque nas últimas décadas com a evolução dos sistemas digitais. A comunidade de processamento de sinais direcionou esforços ao desenvolvimento de algoritmos rápidos capazes de implementar as transformadas de modo mais eficiente. A vasta pesquisa nesta área, tem restultado em algoritmos com complexidade multiplicativa próxima da cota mínima. Assim, as transformadas aproximadas surgiram como um artifício matemático para evitar as operações de multiplicação. A presente dissertação, aborda aproximações de baixa complexidade para uma transformada ainda pouco explorada neste sentido, a transformada discreta de Hartley (DHT). Dois métodos de busca baseados na parametrização da matriz da DHT são propostos e implementados. O Método I utiliza a representação matricial da DHT em sua forma não fatorada, enquanto o método II faz uso das fatorações de Winograd e Cooley-Tukey para derivar aproximações já na forma de algoritmos rápidos. As aproximações são obtidas por meio da solução de um problema de otimização que avalia três funções objetivo. Estas funções, são métricas de similaridade entre as aproximações e a transformada exata. Duas das funções objetivo são conhecidas na literatura, erro de energia total e desvio de ortogonalidade, e a terceira métrica, denominada erro de involução, é proposta neste trabalho. Os métodos de busca derivam, no total, 45 novas aproximações de comprimento N = 3, 5, 7, 8, 16, 32. Uma aplicação de reconhecimento facial utilizando filtros MACE no domínio de Fourier foi adaptada para o domínio de Hartley. As dezoito aproximações de comprimento N = 32 obtidas, foram submetidas ao sistema de verificação facial e comparadas com a transformada da DHT exata. As aproximações apresentaram uma média de taxa de erro entre 0,32% e 0,50%, tendo algumas superado a DHT exata, a qual obteve média de taxa de erro de 0,36%.