Esta área tem por objetivo gerar estudos e desenvolver novas técnicas e metodologias que auxiliem a operação e o planejamento de Sistemas de Energia (SE) considerando as constantes mudanças ditadas pela evolução em todas as etapas do processo de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica. A cadeia de processos envolvida em um SE tem por premissas: qualidade de suprimento e economicidade. Para atingir estes objetivos, na fase de planejamento da operação almeja-se o atendimento à demanda com confiabilidade, segurança dos equipamentos e instalação (restrições operacionais satisfeitas) e economicidade operativa. E, na operação do planejamento, busca-se viabilizar os objetivos da operação aliando minimização dos custos de expansão. O tratamento destas questões exige o uso de métodos e modelos computacionais sofisticados, cujos desenvolvimentos constituem objetos de pesquisa da Área de Sistemas de Energia do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da UFPR.
Esta linha de pesquisa aborda basicamente três objetivos principais:
(i) desenvolvimento e aprimoramento de técnicas matemáticas para análise transitória e em regime
permanente para operação de sistemas elétricos de potência (SEP). Nesta abordagem, estão incluídos
estudos sobre fluxo de potência, fluxo de potência ótimo, despacho hidrotérmico, estimação de
estados, análise de transitórios, estudos de estabilidade, entre outros.
(ii) desenvolvimento de novas técnicas para modelagem e simulação de SEP na presença de
controladores/conversores estáticos, fontes alternativas de energia e diversas tecnologias emergentes
de controle e operação de sistemas elétricos.
(iii) aplicação de metaheurísticas para operação e planejamento de sistemas elétricos, tais como:
previsão de carga, alocação de dispositivos de controle e desenvolvimento de sistemas inteligentes
para auxiliar os operadores de sistemas elétricos e de smart grids (redes inteligentes) no
desenvolvimento de suas atividades operativas.
Estes objetivos convergem para um único que é desenvolver novos modelos matemáticos capazes de
operar e planejar melhor o SEP considerando as constantes mudanças tecnológicas.
Esta área abrange o estudo de sistemas eletrônicos e a sua aplicação nas áreas de sistemas de comunicação e sistemas de controle e automação. São abordados temas que abrangem desde os fundamentos físicos dos dispositivos eletrônicos até aplicações complexas nos campos da automação, instrumentação eletrônica e telecomunicações. Preocupa-se nesta área em apresentar soluções inovadoras para o desenvolvimento de circuitos e sistemas eletrônicos analógicos e de radiofrequência, para problemas relevantes dentro do campo dos sistemas de controle realimentados e da identificação de sistemas dinâmicos. São objeto de pesquisa também o processamento e análise de sinais de áudio, vídeo e imagens.
Esta linha de pesquisa é voltada ao estudo da ampla gama de sistemas eletrônicos, bem como suas áreas de intersecção com sistemas de comunicação. Busca-se compreender desde os fundamentos físicos dos dispositivos eletrônicos na escala da micro e da nanoeletrônica até a aplicação em sistemas complexos. A área de nanoeletrônica preocupa-se com o estudo dos fundamentos físicos do transporte de portadores de carga em escala nanométrica, bem como suas aplicações em dispositivos para spintrônica e conversão fotovoltaica. A subárea de projeto de circuitos integrados (CIs) é focada no desenvolvimento de circuitos e sistemas eletrônicos com baixo consumo de potência nos segmentos da eletrônica analógica e de radiofrequência (RF). A subárea de instrumentos de medida e sensores é voltada ao estudo e desenvolvimento de novas tecnologias de sensoriamento de sinais de natureza diversa, incluindo a utilização de rádio frequência como meio de transdução. Finalmente, a subárea de processamento de sinais dedica-se ao desenvolvimento de algoritmos, hardware e software para processamento e análise de sinais de áudio, vídeo e imagens.
Esta linha de pesquisa tem como foco investigar problemas relevantes dentro do campo dos sistemas de controle realimentados, da identificação de sistemas dinâmicos e do diagnóstico e da previsão de sistemas com o objetivo de desenvolver novas técnicas e algoritmos como também estudar aplicações em situações reais complexas. No que diz respeito aos sistemas de controle, todas as etapas para sua aplicação são abordadas, como síntese e análise do controlador, análise de desempenho e diagnóstico de malhas de controle e implementação prática dos algoritmos. Também são aqui abordadas técnicas de otimização usando metaheurísticas para análise, previsão e diagnóstico de sistemas complexos. Tópicos de pesquisa abordados são: controle preditivo, adaptativo, autoajustável, de processos multivariáveis, de sistemas não-lineares, modelagem e identificação de sistemas lineares e não-lineares, identificação no domínio da frequência, redes neurais, diagnóstico de sistemas, metaheurísticas. Ênfase é dada tanto às questões teóricas fundamentais como também às aplicações em problemas práticos.
São pesquisados dispositivos passivos e ativos de microondas como antenas, filtros e amplificadores, construídos com guias de onda, linhas planares e transistores de rádio frequência. Ênfase é dada nas técnicas de simulação e modelagem numéricas e na aplicação destes dispositivos em sistemas de comunicações sem fio. Problemas de espalhamento de campo, RCS, técnicas de radar e interferência também são investigados.
Esta linha de pesquisa inclui os seguintes temas: Avaliação de desempenho de sistemas de comunicação incluindo o uso eficiente dos canais de comunicação, destacando-se o uso de técnicas de modulação digital, algoritmos de compressão de dados, controle de erros e protocolos de comunicação de dados. São estudadas a Qualidade de Serviço (QoS) e a Qualidade de Experiência (QoE) em redes de pacote através da modelagem e caracterização de tráfego de dados multimídia por estas redes. Transporte de voz e vídeo em redes de pacote e comunicação em sistemas multi-abrigados são temas a serem tratados também. Inclui novos avanços em redes de comunicação sem fio como sistemas de rádio cognitivo e comunicação cooperativa. São abordadas também tecnologias de comunicação para rede de distribuição elétrica inteligente (smart grid).