SISTEMAS DE ENERGIA

Sistemas de Potência

Título: Operação e Alocação de Dispositivos Reguladores de Tensão e de Geração Distribuída em Redes de Distribuição (monofásica e trifásica)
Equipe: Profª. Thelma S. Piazza Fernandes, Prof. Alexandre Rasi Aoki, Profª. Elizete Lourenço e Prof. Odilon L. Tortelli
Ementa: O alto nível de potência reativa demandada nos sistemas de distribuição, o crescimento das cargas, das fontes renováveis e as perdas decorrentes dos cabos resultam em variações de tensão nas barras que comprometem a qualidade da energia elétrica fornecida. Para se assegurar essa qualidade, utilizam-se dispositivos que permitam realizar um controle efetivo da tensão, da potência reativa do sistema e do fator de potência. Os equipamentos que realizam esse controle são os reguladores de tensão, os transformadores com mudanças de taps localizados nas subestações e os capacitores paralelo e série. No entanto, devido à complexidade da rede e dos alimentadores de distribuição a escolha adequada dos tipos de dispositivos e de suas localizações e ajustes não é tarefa trivial, pois o problema é de análise combinatorial, variáveis inteiro-mista e restrições não-lineares. Dessa forma, um dos objetivos desse projeto é estudar e desenvolver ferramentas computacionais que dêem suporte à tomada de decisão do planejador para que ele possa fazer a aplicação ótima dos recursos destinados à melhoria do sistema de distribuição monofásico e trifásico. Além disto, há uma preocupação com a análise dos impactos que a Geração Distribuída (geradores eólicos e pequenas centrais hidrelétricas) tenham sobre a rede elétrica, bem como estudo de técnicas para bem operá-la.
Palavras-chave: Fluxo de Potência Ótimo, Geração Distribuída, Regulação de Tensão, Smart Grid

Título: Despacho Hidro-Térmico de Curto e Médio Prazo
Equipe: Profª. Thelma S. Piazza Fernandes, Prof. Alexandre Rasi Aoki, Profª. Elizete Lourenço e Prof. Odilon L. Tortelli
Ementa: Os sistemas hidrotérmicos de geração são compostos de usinas termelétricas e hidrelétricas convencionais e não convencionais ligadas aos centros de carga através de um sistema de transmissão. Na operação desse sistema, busca-se determinar uma estratégia de geração de cada usina que minimize o valor esperado dos custos operativos no horizonte de planejamento. A cadeia de planejamento do sistema hidrotérmico brasileiro inclui: Planejamento da Operação de Médio Prazo (dois a cinco anos à frente), Planejamento de Curto Prazo (um ano à frente), Planejamento de Diário ou Pré-Despacho (um dia à frente) e Operação em Tempo Real (uma a meia hora à frente). Este projeto se concentra nas etapas de Planejamento da Operação de Médio Prazo e Pré-Despacho, de modo a aprimorar as formulações de FPO existentes para o pré-despacho, bem como levar ao problema de planejamento de médio prazo questões relacionadas à rede elétrica, que atualmente não são consideradas nesta etapa de estudo.
Palavras-chave: Despacho Hidrotérmico, Fluxo de Potência Ótimo, Mercado Competitivo, Geração Distribuída
Financiamento: LACTE/COPEL

Título: Desenvolvimento de Métodos e Modelos para Análise de Transitórios e Interações entre Transformadores e Equipamentos do Sistema Elétrico de Potência
Equipe: Prog. Gustavo Henrique da Costa Oliveira (coordenador), Márcio R. Sans e Luiz P. D. Cecato.
Ementa: Este projeto aborda o problema da determinação de modelos de componentes de sistemas elétricos de potência, tais como, transformadores de potência, em uma ampla faixa de frequências. Softwares de análise de transitórios, como o EMTP-RV, ATP ou MATLAB usam estes modelos para prever seu comportamento em regimes transitório e permanente e sua interação com o resto do sistema elétrico. Desta forma, obtêm-se subsídios para auxiliar na tomada frente a contingências do sistema. Neste sentido, o objetivo deste projeto é a análise, o desenvolvimento e a comparação de métodos e estruturas para obtenção de modelos lineares e não-lineares de sistemas dinâmicos, a partir de dados no domínio da frequência, visando contribuir para uma melhoria na análise e nos resultados de simulações de transitórios do sistema elétrico. Este projeto contou(a) com apoio do CNPq 2008/2010 e da Fundação Araucária 2010/2011.
Palavras-chaves: Identificação de sistemas, Sistemas lineares e não-lineares, Sistema Elétrico de Potência, Transformadores de Potência, Bases de Funções Racionais.

Título: Planejamento Energético de Longo Prazo: Plano Paranaense de Energia - PPE 2040
Equipe: Prof. Clodomiro Unsihuay Vila, Prof. Odilon L. Tortelli, Thulio Cícero Guimarães Pereira(UTFPR/COPEL), Annemarlen Gehrke Castagna(UTFPR)
Ementa: Para estudar as interações entre a oferta & demanda de energia e o desenvolvimento econômico & socioambiental é fundamental desenvolver um plano de energia de longo prazo usando metodologias apropriadas. O objetivo de um planejamento energético é orientar as futuras ações de governo e as políticas públicas tendo em vista o equilíbrio entre o ritmo do crescimento econômico, a eficiência energética e a redução de custos econômicos e ambientais. Sendo assim, a elaboração do Plano Paranaense de Energia - PPE tornar-se uma ferramenta fundamental e estratégico para o planejamento energético estadual de longo prazo.
Palavras-chave: Planejamento de Sistemas de Energia Elétrica, Planejamento Energético, Políticas Públicas, Fontes Renováveis de Energia, Desenvolvimento Sustentável, Matriz Energética

Título: Planejamento Integrado de Compra de Energia e Expansão em Sistemas de Distribuição na Presença de Geração Distribuída
Equipe: Prof. Clodomiro Unsihuay Vila
Ementa: O crescimento da demanda passa a inserir incertezas no planejamento das distribuidoras de energia elétrica, o que acontece devido ao próprio crescimento da demanda, à possibilidade de migração entre o ambientes de contratação regulado (ACR) e ambiente de contratação livre (ACL) de grandes consumidores e o aumento de agentes de Geração Distribuída (GD). Nesse cenário as distribuidoras passam a ter incertezas no planejamento da expansão do seu sistema de distribuição, essas incertezas influenciam nos investimentos realizados tanto na própria expansão do sistema como no gerenciamento da compra de energia elétrica necessária para suprir o mercado de consumo cativo. Objetiva-se pesquisar maneiras de aliar incentivos a projetos de geração distribuída (GDs) com ganhos técnicos no sistema elétrico e com a proteção do nível de contratação assumido pela distribuidora à qual a GD está conectada. O risco assumido por sub ou sobre contratação pode levar a gastos desnecessários por parte da distribuidora, pois na liquidação das diferenças ela fica exposta ao preço de curto prazo (“preço spot” ou PLD), além disto, penalidades podem ser aplicadas devido à diferença no nível de contratação. No lado técnico existe a chance de melhorar o perfil de operação de linhas e subestações, isso é possível porque a presença de uma GD melhora parâmetros de qualidade de energia elétrica.
Palavras-chave: Planejamento de Sistemas de Distribuição de Energia, Geração Distribuída, Gestão de Compra de Energia em Leiloes, Smart Grids

Título: Mecanismos Regulatórios e Tarifários para Viabilização da Smart Grid
Equipe: Prof. Clodomiro Unsihuay Vila
Ementa: A expressão Smart Grid deve ser entendida mais como um conceito do que uma tecnologia ou equipamento específico. Baseia-se na utilização intensiva de tecnologia da informação, automação e comunicações para monitoração e controle da rede elétrica, a qual permitirá a implantação de estratégias de controle e otimização da rede de forma muito mais eficiente que as atualmente em uso. A apropriada implementação da smart grid proporcionarão mudanças substanciais no funcionamento dos sistemas de energia elétrica nos seguintes aspectos: Gerenciamento da Demanda; Segurança e Qualidade; Geração Distribuída e Armazenamento de Energia; Tarifas inteligentes, etc. Sendo assim, a smart grid revolucionará o setor elétrico em diversos de seus aspectos institucionais, tais como técnicas de operação, modelos de tarifação, padrões de consumo, prestação de serviços. Essas alterações ensejam uma readequação do conjunto normativo que rege o setor elétrico no que concerne aos mecanismos regulatórios e tarifários para viabilização da smart grid.
Palavras-chave: Rede elétrica inteligente- smart grid, sistemas de distribuição de energia elétrica, tarifas de energia elétrica, regulação econômica do setor elétrico, planejamento da operação e expansão de sistemas de energia elétrica

Título: Comercialização e Tarifação de Energia Elétrica no Setor Elétrico Brasileiro
Equipe: Profa. Elizete M Lourenço, Profa. Thelma S P Fernades, Prof. Alexandre Aoki, Prof. Marciano Morozowisk e Prof. Clodomiro Unsihuay Vila
Ementa: Este projeto tem por objetivo desenvolver novas técnicas e ferramentas que permitam realizar análises de comercialização e tarifação de energia elétrica no modelo atual do setor elétrico brasileiro. Ferramentas de gestão de compra para distribuidoras de energia, às quais está atribuída a responsabilidade de previsão dos seus mercados, bem como a gestão dos riscos envolvidos no novo contexto do setor, requerem o aprimoramento das técnicas existentes e desenvolvimentos de novos mecanismos de análises. Da mesma forma, os preços de energia elétrica nos ambientes de contratação regulada (ACR) e livre (ACL), são de fundamental importância, devendo refletir as previsões de oferta e demanda de energia e demais aspectos do setor elétrico, exigindo o desenvolvimento de pesquisa que permitam avaliar os diversos cenários e agentes envolvidos no processo de comercialização de energia.
Palavras-chave: Técnicas de Otimização, Inteligência Artificial, Dinâmica de Sistemas, Comercializaçao de Energia Elétrica, Tarifas de Energia Elétrica.

Título: Estimação de Estados em Sistemas Elétricos de Potência - Modelagem em Tempo Real e Processamento de Erros
Equipe: Profa. Elizete M Lourenço
Ementa: Neste projeto são pesquisadas e desenvolvidas técnicas de modelagem em tempo real da rede elétrica para estudos de estimação de estados. As pesquisas envolvem o processamento simultâneo de erros em medidas e erros na topologia da rede na estimação de estados generalizada, que considera a modelagem da rede no nível de seção de barras. Novas técnicas de análise de observabilidade de sistemas elétricos de potência são também alvo desta pesquisa, bem como a avaliação do impacto da inserção de unidades de medição fasorial e informações a priori nessa análise e nos estudos de estimação de estados. Técnicas desenvolvidas em estudos anteriores serão amplamente exploradas na busca do aprimoramento das ferramentas propostas.
Palavras-chave: Estimação de Estados, Processamento de erros, Identificação de Erros de Topologia, Análise de Observabilidade.

Título: Modelagem de Redes Elétrica no Nível de Seção de Barras
Equipe: Profa. Elizete Maria Lourenço, Profa. Thelma S P Fernandes e Prof. Odilon Luis Tortelli
Ementa: As metodologias convencionais existentes para cálculo de fluxo de potência, fluxo de potência ótimo e curto-circuito utilizam a modelagem barra-ramo da rede elétrica. Esta modelagem simplificada impede a análise dos componentes internos às subestações, que, quando necessária, requer a adoção de técnicas de pós-processamento, num processo dispendioso de tempo e precisão. Este projeto propõe a formulação e desenvolvimento de ferramentas de análise em regime permanente considerando a modelagem no nível de seção de barras para a rede elétrica, através da representação explícita de chaves e disjuntores. Os estudos envolvem incialmente as ferramentas clássicas de fluxo de potência, fluxo de potência ótimo e cálculo de curto-circuito, bem a aplicação da técnica nos estudos de reconfiguração da rede elétrica.
Palavras-chave: Modelagem da Rede Elétrica, Fluxo de Potência, Fluxo de Potência Ótimo, Calculo de Curto-Circuito

Título: Impactos da Expansão da Geração Distribuída em Sistemas de Elétricos de Potência
Equipe: Profa Elizete Lourenço, Prof. Odilon L. Tortelli, Prof. Roman Kuiava
Ementa: A conexão de pequenos geradores de energia elétrica diretamente nas redes de distribuição (o qual recebe a denominação de geração distribuída) oferece vários benefícios técnicos, econômicos e ambientais. No entanto, pelo fato desta prática ainda ser recente, vários estudos técnicos sobre os possíveis impactos (tanto positivos, como negativos) da geração distribuída nas próprias redes de distribuição, como também, nos sistemas de transmissão de energia elétrica (T) ainda precisam ser realizados. De um modo geral, a inclusão de geradores diretamente nas redes de distribuição torna mais complexa a relação entre fornecedor e consumidor de energia elétrica e questões técnicas e comerciais podem ser mais difíceis de serem avaliados. Neste contexto, este projeto de pesquisa tem por objetivo avaliar os possíveis impactos da conexão de geradores em redes de distribuição na operação dos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica. Aspectos técnicos relacionados aos métodos de cálculo de fluxo de potência e estimação de estados para sistemas de distribuição e sistemas interconectados de T&D, bem como questões relativas à estabilidade de tensão, e a coordenação de estabilizadores de potência deverão ser investigados nesta pesquisa.
Palavras-chave: Smart Grids, T&D, Fluxo de Potência, Estimação de Estados, Geração Distribuída, Estabilidade de Tensão

Título: Desenvolvimento de abordagens de sistemas inteligentes aplicadas a otimização, identificação e previsão de séries temporais em sistemas elétricos de potência
Equipe: Prof. Leandro dos Santos Coelho
Ementa: Este projeto tem por objetivo a análise, o projeto e a validação de sistemas inteligentes (redes neurais artificiais, sistemas fuzzy, algoritmos evolutivos, inteligência de enxames, computação quântica, computação quântica e teoria do caos) para aplicações em sistemas elétricos de potência, tais como otimização do despacho econômico de energia elétrica, previsão de séries temporais do setor de energia, otimização de fluxo de potência, otimização multi-objetivo de sistemas de controle e alocação de bancos de capacitores, entre outros.

Título: Modelagem de sistemas elétricos de potência na forma de sistemas Fuzzy Tagagi-Sugeno para estudos de estabilidade durante transições entre pontos de equilíbrio.
Equipe: Prof. Roman Kuiava.
Ementa: Definições classicas de estabilidade de pontos de equilíbrio de sistemas de potência (e para qualquer sistema dinâmico) são baseadas em análise das trajetórias do sistema em resposta a certas perturbações ou condições iniciais. O cálculo de estimativas da área de atração é um importante problema em sistemas elétricos de potência tanto sob o ponto de vista teórico, como também, prático. Abordagens tradicionais para cálculo de estimativas de regiões de estabilidade assumem que tal região contém um único ponto de equilíbrio e, com isso, as transições entre pontos de equilíbrio que podem ocorrer durante a operação do sistema não são levadas em consideração na análise de estabilidade. A importância em estudar o comportamento dinâmico de sistemas de potência durante as transições entre pontos de equilíbrio reside no fato de que a freqüência de eventos de natureza descontínua (por exemplo, faltas permanentes ou temporárias, ou mesmo manobras envolvendo desligamentos programados) e variações de carga pode ser elevada durante um determinado período de tempo de operação. É neste contexto que este trabalho se insere. O objetivo principal desta pesquisa é, então, avaliar sob quais condições as variações ao longo do tempo entre pontos de equilíbrio de sistemas de energia elétrica mantém o sistema operando de forma estável. O foco é estudar este problema a partir de uma representação do sistema em estudo na forma de um sistema Fuzzy Tagagi-Sugeno, fornecendo condições (na forma de desigualdades matriciais lineares) que garantam a sua estabilidade, sob a abordagem dada pelo conceito de estabilidade prática (ou, do inglês, practical stability).

Título: Aplicações de Inteligência Computacional para Sistemas de Potência e Smart Grids
Equipe: Prof. Alexandre Rasi Aoki (coordenador), Mariana Cristina Coelho, André Katayama dos Santos, Thiago Enrique Volpe Pereira, Eliane Silva Custódio.
Ementa: A aplicação de técnicas de Inteligência Computacional em Sistemas Elétricos de Potência iniciou-se com a publicação do trabalho de SAKAGUCHI & MATSUMOTO (1983), ambos da Mitsubishi Electric Corporation. Nesse trabalho os autores utilizaram um sistema baseado em conhecimento, desenvolvido em Interlisp que possuía dezesseis regras, capaz de colaborar com o operador no processo de tomada de decisão numa situação de restabelecimento. Esse sistema era capaz de raciocinar sobre as possíveis alterações topológicas para restabelecer o sistema e as suas consequências, em termos de sobrecargas nas linhas. A aplicação de sistemas inteligentes em sistemas elétricos de potência ganhou bastante prestígio dentro e fora da comunidade científica, desde 1994 há uma conferência internacional em aplicação de sistemas inteligentes em sistemas de potência (International Conference on Intelligent System Application to Power Systems - ISAP). Embora não haja uma definição padrão mundial, Smart Grids são redes inteligentes de energia elétrica que podem integrar inteligentemente o comportamento e as ações de todos os usuários conectados a ela - produtores, consumidores e aqueles que fazem as duas coisas - a fim de prover o fornecimento de energia com eficiência, sustentabilidade e economia. As Smart Grids utilizam tecnologias e serviços inovadores em conjunto com o monitoramento inteligente, controle, comunicação e tecnologias de restabelecimento automático. O objetivo principal deste projeto é desenvolver sistemas inteligentes capazes de auxiliar os operadores de sistemas elétricos e Smart Grids no desenvolvimento de suas atividades de operação. Esses modelos deverão suportar a implementação de aplicações para subestações elétricas, para sistemas de distribuição, para Smart Grids e para sistemas elétricos como um todo operando em conjunto e colaborando entre si.
Palavras-chave: Inteligência artificial. Smart Grid. Sistemas Elétricos de Potência.

 

SISTEMAS ELETRÔNICOS

Circuitos e Instrumentação Eletrônica

Título: Fundamentos e Aplicações do Nanomagnetismo: Simetrias de Calibre e suas Consequências
Equipe: Prof. César Augusto Dartora (Coordenador), Prof. Guillermo Gerardo Cabrera (UNICAMP), Kleber Z. Nóbrega (UFMA).
Ementa: O nanomagnetismo estuda as propriedades magnéticas em dimensões que estendem-se para uma região intermediária entre o magnetismo atômico e o limite macroscópico. Suas principais aplicações estão na medicina, biologia, spintrônica e tecnologia da informação. Este trabalho propõe-se a estudar os aspectos fundamentais da teoria, baseado nas simetrias de calibre, permitindo assim definir uma corrente de spin e suas consequências, como o efeito Hall de spin. Também pode-se realizar o estudo de dispositivos para uso em spintrônica, como o transistor de spin. Estão previstas orientações de IC e Mestrado. Este projeto está vinculado a uma Bolsa de Produtividade CNPq-2 concedida ao autor.

Título: Visão Computacional
Equipe: Prof. Alessandro L. Koerich (coordenador), Alceu de Souza Britto Jr. (PPGIa-PUCPR), Fábio Dittrich (PPGIa-PUCPR), Geraldo Ranthum (PPGIa-PUCPR), Luiz Eduardo Soares de Oliveira (DINF-UFPR), Marcelo Wanderley (McGill University - Montreal, Canadá), Rodrigo Seger Amaral (UFPR).
Ementa: Detecção, reconhecimento e categorização de objetos, análise de vídeo e reconhecimento de eventos, biometria, análise facial e de gestos, redes de sensores, rastreamento, visão para robótica, inteligência ambiental, coordenação e controle de múltiplos sensores em redes de monitoramento, calibração de múltiplas câmeras, monitoramento de atividades, análise de comportamento.

Título: Computação Musical
Equipe: Prof. Alessandro L. Koerich (coordenador), Alceu de Souza Britto Jr. (PPGIa-PUCPR), Luiz Eduardo Soares de Oliveira (DINF-UFPR), Celso Antônio Alves Kaestner (DAINF-UTFPR), Carlos Nascimento SIlla Jr. (University of Kent at Canterbury, Inglaterra), Fabien Gouyon (INESC - Porto, Portugal), Marcelo Wanderley (McGill University - Montreal, Canadá), Rodrigo Seger Amaral (UFPR), Thibault Langlois (Universidade de Lisboa - Lisboa, Portugal), Yandre Maldonado e Gomes da Costa (DINF-UFPR).
Ementa: Movimento e gesto em música computacional, reconhecimento óptico, recuperação de informação musical, consulta e recuperação baseada em conteúdo, classificação automática de gênero, estilo, artista, e humor, sumarização musical, recomendação musical e geração de playlists, mineração de letras, representação do conhecimento social, tags sociais e metadados.

Título: Pesquisa e Desenvolvimento em Instrumentação
Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro, Prof. Marlio do Couto Bonfim, Profª. Giselle Lopes Ferrari Ronque e Prof. André Mariano
Ementa: Este projeto visa a pesquisa e o desenvolvimento de sistema de instrumentação para o monitoramento de sinais com aplicação na industria, meio-ambiente e na área médica. Diversos tipos de sensores podem ser utilizados para a transdução dos sinais de interesse. O condicionamento eletrônico e posterior conversão analógico-digital é aplicado para o processamento digital dos sinais. Este projeto engloba o estudo de todas as etapas do desenvolvimento desses sistemas de instrumentação.

Título: Tomografia de Impedância Elétrica por Indução/Detecção Magnética
Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro
Ementa: Diferentes modalidades de tomografia estão disponíveis atualmente para diversos tipos de diagnósticos médicos ou mesmo aplicações de inspeção na área industrial. As mais utilizadas são baseadas em raio-x (CT), ressonância magnética (MRI), emissão de pósitrons (PET) e ultrasom (ecografia 3D). A tomografia de impedância elétrica (EIT) constitui uma outra modalidade que vem sendo pesquisada há diversos anos e possibilita a visualização de uma imagem da condutividade dos tecidos no interior do corpo. Ela é baseada na colocação de eletrodos na superfície de onde são medidos os potencias elétricos devido a ação de corrente elétrica de baixa amplitude aplicada por um par de eletrodos.
Uma maneira alternativa de se medir a impedância elétrica é através de aplicação de um campo magnético alternado e medição da perturbação magnética devido as correntes induzidas no interior do corpo ou objeto. Este método tem a vantagem de não necessitar do estabelecimento de contato elétrico com o corpo em medição. No entanto o problema inverso que consiste em se determinar a impedância a partir da perturbação magnética (ou do potencial elétrico) medido é extremamente mal-condicionado e de difícil resolução. Neste projeto, planeja-se estudar a qualidade da imagem obtida por diferente algoritmos de tomografia a partir de mapeamentos da perturbação magnética obtidos com os protótipos construídos.

Título: Pupilometria dinâmica: aplicação na detecção e avaliação da neuropatia autonômica
Equipe: Profª. Giselle Lopes Ferrari Ronque, Prof. Alessandro Zimmer e Prof. André Mariano
Ementa: A neuropatia autonômica é uma das complicações mais comum e séria de diversas doenças como diabetes, alzeimer, esclerose múltiplas e depressão. Detecção precoce é essencial para uma terapia intervencional apropriada. A pupilometria dinâmica é um equipamento simples que permite a avaliação da disfunção autonômica pupilar. O objetivo dessa pesquisa é investigar a resposta da pupila em voluntários com e sem neuropatia autonômica cardiovascular (NAC), e em voluntários com e sem neuropatia periférica (NP) usando a pupilometria dinâmica. Neste estudo, duas condições experimentais serão aplicadas. Durante a primeira condição experimental, um flash será disparado e a resposta da pupila será registrada por 3 segundos. Na segunda condição experimental, uma seqüência de 25 flashes com freqüência de 1 Hz será disparada e a reposta da pupila será registrada durante 30 segundos. Os resultados preliminares obtidos nesse estudo mostraram que voluntários diabéticos com e sem NAC, e com ou sem NPD têm disfunção simpática e parassimpática, evidenciada pela amplitude do reflexo diminuído e raio da pupila significantemente reduzido no início dos testes. Isto sugere que a disfunção autonômica pupilar ocorre antes de um envolvimento generalizado do sistema nervoso autonômico. Pupilometria dinâmica pode ser utilizada como um equipamento simples, barato e não-invasivo para avaliar neuropatia autonômica.
Palavras chave: Engenharia Biomédica, pupilometria dinâmica, sistema nervoso autônomo.

Título: Concepção de Circuitos e Sistemas Integrados
Equipe: Prof. André Mariano, Prof. Márlio Bonfim, Prof. Oscar Gouveia Filho
Ementa: Este projeto visa o desenvolvimento de circuitos e sistemas eletrônicos nos segmentos da eletrônica analógica, mista, digital e rádio-frequência (RF). O objetivo será de contribuir para o desenvolvimento de soluções inovadoras que possibilitem a melhoria do desempenho dos sistemas integrados compatíveis com a evolução das tecnologias de integração. Este projeto engloba tanto as soluções completamente integradas (fabricação em substrato de silício) quanto às soluções embarcadas utilizando dispositivos integrados programáveis. Estes últimos constituem uma etapa importante para a validação de soluções digitais antes da integração total do sistema em CIs.
Palavras-chave: microeletrônica, design de circuitos integrados, VLSI, tecnologia MOS, circuitos “low-power”, FPGA, linguagem de descrição de hardware (HDL)

Título: Redes de Sensores sem Fio
Equipe: Prof. André Mariano, Prof. Eduardo Parente Ribeiro, Prof. Giselle Lopes Ferrari Ronque, Prof. Oscar Gouveia Filho, Prof. Evelio M. G. Fernández.
Ementa: Este projeto visa o estudo e aplicação dos diferentes sistemas rádio-frequência (RF) dedicados as redes de sensores. Os principais aspectos a serem abordados são a compatibilidade entre os diferentes sistemas RF, o diagnóstico de sistemas complexos, a otimização do consumo de potência, a topologia das redes, a configuração avançada de dispositivos e o desenvolvimento de ferramentas de auxílio ao projeto de redes sem fio.
Palavras-chave: Wireless Sensor Network, comunicação sem fio, circuitos low-power, ZigBee.

Título: Veículos aéreos não tripulados (VANTs)
Equipe: Prof. Marlio Bonfim, Prof. Gideon Villar, Prof. Eduardo Parente Ribeiro
Ementa: Esta linha de pesquisa visa ao desenvolvimento e aprimoramento de técnicas de controle voltadas à dirigibilidade de VANTs com propulsão elétrica. O desenvolvimento de um VANT voltado à agricultura de precisão está em andamento, cujo objetivo principal é a aquisição de imagens e vídeos de alta resolução. Estão sendo testadas várias técnicas de controle, dentre elas o PID convencional e o PID adaptativo utilizando lógica Fuzzy. O protótipo de um VANT funcional está em fase final de desenvolvimento, sendo que a continuidade do trabalho focará principalmente melhorias no sistema de controle de modo a torná-lo mais robusto.

Título: Medida de campos magnéticos através de centros NV do diamante
Equipe: Prof. Marlio Bonfim, Prof. Wilson A. Artuzi Jr.
Ementa: Este trabalho visa ao desenvolvimento de uma técnica para medição de campos magnéticos utilizando as propriedades intrínsecas de fotoemissão e foto-absorção de um Centro N-V em um substrato de diamante. Será parte essencial do trabalho o desenvolvimento de um dispositivo capaz de excitar os Centros N-V e coletar sua resposta, inicialmente sem a aplicação de campo magnético para entendimento da mesma e, posteriormente, com a aplicação de um campo magnético e ondas de rádio-frequência visando a obtenção de um método eficaz e bem compreendido de cálculo do campo presente de acordo com a resposta da fluoresceência do Centro N-V.

Título: Detector de chama baseado em radio frequência
Equipe: Prof. Marlio Bonfim, Prof. Wilson A. Artuzi Jr., Prof. André Mariano
Ementa: Este projeto está centrada no desenvolvimento de uma técnica de detecção de chama robusta, voltada para aplicações em chaminés de queima de combustível da Petrobras. A técnica é baseada na interação de ondas de radio frequência com o gás ionizado produzido pela chama, numa faixa de frequência que possibilite uma alta imunidade a fatores externos, tais como poeira e fuligem. Técnicas de redundância serão utilizadas para aumentar a confiabilidade do sistema. O ambiente da chama será modelado numericamente de modo a permitir uma otimização da faixa de frequência e do arranjo de antenas. Um protótipo funcional será construído.

Controle e Automação

Título: Desenvolvimento de Métodos de Identificação e Controle para Sistemas Complexos
Equipe: Prof. Gustavo Henrique da Costa Oliveira e Prof. Gideon Villar Leandro
Ementa: Este projeto tem por objetivo analisar e desenvolver métodos de identificação e controle para sistemas complexos, e aborda aspectos fundamentais em modelagem, análise, síntese e implementação de sistemas de controle avançado em malha-fechada. Os trabalhos levam em consideração a aplicabilidade dos métodos e características específicas da dinâmica dos processos a serem controlados, como: incertezas, não-linearidades, restrições no controle e na saída. Ênfase é dada às questões teóricas fundamentais e suas aplicações. No atual momento, tem-se dedicado a aplicações nas áreas de Petroquímica e Sistemas de Potência.
Palavras-chaves: identificação de sistemas, controle de processos, controle avançado, sistemas dinâmicos, industria petroquímica, controle de velocidade e freqüência, smart grids.

Título: Otimização e Diagnostico de Sistemas Utilizando Metaheurísticas
Equipe: Prof. Gideon Villar Leandro
Ementa: Este projeto visa a elaboração de modelos matemáticos de sistemas de tempo contínuo e a eventos discretos, cujas dinâmicas em muitos casos dependem do homem e suas decisões. Ele tem por objetivo analisar e simular, especialmente com uso de métodos numéricos e experimentais, os sistemas cujas dinâmicas são regidas pelo tempo ou por eventos. Ênfase é dada às questões teóricas fundamentais e suas aplicações. Atualmente estão sendo desenvolvidos algoritmos e aplicativos para simulação numérica e otimização de sistemas em diversas áreas.
Palavras-chaves: sistemas a eventos discretos, controle inteligente, redes neurais, lógica fuzzy, algoritmos evolutivos, sistemas híbridos.

Título: Metaheurísticas da computação natural aplicadas à modelagem, controle e otimização de sistemas
Equipe: Prof. Leandro dos Santos Coelho
Ementa: Este projeto tem por objetivo propor e validar novas metaheurísticas da Computação Natural (abrange a área de Inteligência Artificial em sentido mais amplo) combinadas com abordagens da Computação Quântica e Teoria do Caos no âmbito de aplicações em controle de processos não-lineares, biomecânica esportiva (foco em natação competitiva), identificação de sistemas não lineares, robótica e engenharia de confiabilidade de sistemas.
Palavras-chave: inteligência artificial, redes neurais artificiais, sistemas fuzzy, algoritmos evolutivos, inteligência de enxames, computação quântica, teoria do caos, sistema de controle, biomecânica esportiva, engenharia de confiabilidade, identificação de sistemas.

TELECOMUNICAÇÕES

Microondas e Eletromagnetismo Aplicado

Título: Desenvolvimento de modelos comportamentais de amplificadores de potência para sistemas de comunicações móveis e de linearizadores para os mesmos.
Equipe: Prof. Eduardo Gonçalves de Lima (coordenador)
Ementa: Em sistemas modernos de comunicação sem fio, a informação modula uma portadora de RF, tanto em amplitude quanto em fase, com o objetivo de melhorar a eficiência espectral. Entretanto, devido à envolvente ser variável, existe um compromisso entre linearidade e eficiência energética. A menos que um esquema de linearização seja implementado na cadeia de transmissão, o amplificador de potência deve ser operado em baixos níveis de potência para cumprir rigorosas exigências de linearidade, causando uma redução da eficiência energética. Seja para o projeto de sistemas de comunicação ou para o propósito de linearização, necessita-se de um modelo de amplificador de potência que apresente uma baixa complexidade computacional e represente de maneira precisa a relação entre os sinais complexos de informação na sua entrada e na sua saída. Nesse contexto, o presente projeto tem por objetivo o desenvolvimento de modelos comportamentais de amplificadores de potência para sistemas de comunicações móveis e de linearizadores para os mesmos.

Título: Concepção de Rádioenlace em Altas Frequências
Equipe: Prof. Horacio Tertuliano Filho
Ementa: A concepção de um enlace de comunicação requer não só habilidade técnica por parte do projetista, mas também e acima de tudo o conhecimento da legislação nacional e internacional vigente (recomendações do ITU e recomendações da ANATEL dentre outras), bem como de todos os fatores que podem vir a degradar a confiabilidade do mesmo. Este projeto de pesquisa tem por objetivo, equacionar os parâmetros geométricos, de freqüência e potência que para as faixas de freqüências comerciais e para os grandes centros urbanos tanto degradam a qualidade do mesmo. Ênfase especial é dada as atenuações ocorridas nos grandes centros urbanos. Os aspectos de rádio propagação indoor e outdoor são levados em consideração bem como a utilização de um modelo especifico desenvolvido em laboratório de pesquisa para equalização destes fatores.
Palavras-chave: Telecomunicações, Teoria Eletromagnética, Microondas, Propagação de Ondas, Antenas, Antenas Adaptativas, Cobertura de Sistemas Celulares, Aplicações / Serviços, Componentes Dedicados.

Título: Métodos numéricos aplicados à análise de circuitos de RF e microondas
Equipe: Prof. Eduardo Gonçalves de Lima (coordenador)
Ementa: O projeto assistido por computador de sistemas modernos de comunicações móveis demanda por simulações numéricas que impõem severas restrições aos métodos numéricos tradicionais para a análise de circuitos eletrônicos. Enquanto que o método do equilíbrio harmônico não é adequado a esta aplicação, uma vez que o mesmo é limitado a análise em regime estacionário (e, portanto, para excitações periódicas), o método de simulação de transitório é capaz de realizar esta simulação porém exige um enorme esforço computacional. Nesse contexto, recentemente foram propostas diversas técnicas numéricas, conhecidas por métodos de envoltória, que, através de uma combinação engenhosa das análises no domínio do tempo e da frequência, exploram o comportamento passa-faixa dos sinais envolvidos e, dessa forma, são capazes de realizar as simulações necessárias com um esforço computacional muito menor em comparação com o método de transitório, baseado exclusivamente no domínio do tempo. O objetivo deste projeto é o estudo comparativo dos diferentes métodos de envoltória disponíveis na literatura.

Sistemas de Comunicação

Título: Avaliação de desempenho de sistemas IPTV
Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso (coordenador), Valter Klein, Jean Manganelli, Evaldo Fortunato Junior
Ementa: O dimensionamento de capacidade de uma rede é um fator importante para a qualidade do serviço oferecido ao usuário. Para proceder o correto dimensionamento, é necessário que seja utilizado um modelo de desempenho que caracterize apropriadamente o tráfego gerado. Em sistemas IPTV são utilizados codecs de taxa variável, o que descarta o uso de modelos de desempenho clássicos. Este trabalho propõe avaliar um modelo de desempenho desenvolvido especificamente para VoIP (em regime de tráfego variável, ou VBR) no cenário de sistemas IPTV. Pretende-se realizar a modelagem de parâmetros do modelo a partir de dados reais e implementar um simulador baseado em eventos discretos para avaliar a qualidade da aplicação do modelo proposto no cenário IPTV e também avaliar as consequências da degradação dos parâmetros de qualidade da rede em relação à qualidade da imagem percebida pelo usuário final.

Título: Desenvolvimento de um método de gerência de filas para descarte seletivo de pacotes em sistemas IPTV
Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso (coordenador), Carlos Eduardo Maffini Santos, Felipe Silveira Greco
Ementa: O sistema IPTV utiliza algoritmos de codificação de cados que produzem um perfil de tráfego variável (VBR, Variable Bit Rate). O algoritmo de codificação MPEG4, em vias de ser utilizado no Brasil, codifica a informação em quadros I, P e B. O quadro I contem a imagem completa e os quadros P e B fazem referência a alterações no último quadro I. Cada quadro codificado resulta em vários pacotes a serem transmitidos na rede. O descarte de um quadro I tem potencial de criar uma situação de degradação de qualidade maior que o descarte de um quadro P ou B. O objetivo deste projeto é desenvolver um método de gerência de filas para realizar o descarte seletivo de pacotes na rede, procurando identificar automaticamente o tipo de quadro que o pacote carrega. Será utilizada a técnica de Redes Neurais no reconhecimento do padrão de entrada (tamanho do pacote e intervalo de tempo entre pacotes).

Título: Desenvolvimento de um novo modelo para caracterização de tráfego VoIP
Equipe: Prof. Carlos Marcelo Pedroso (coordenador), Carlos Ignácio de Mattos, Rafael Alesi Muntsch, Willian Daniel de Mattos, Edgard Masashiro Munetiko
Ementa: Os modelos clássicos utilizados para o modelagem de tráfego telefônico não podem ser utilizados para modelagem do tráfego de Voz sobre o protocolo IP (VoIP), por dois motivos principais: (1) o tempo de duração da chamada telefônica em sistemas VoIP tendem a apresentar uma maior ocorrência de valores extremos, o que diverge da abordagem clássica que utiliza distribuições de decaimento exponencial para modelar a duração das chamadas e (2) o perfil de tráfego gerado para codificação dos dados depende fortemente do algoritmo de codificação/decodificação (codec) em uso. Desta forma, quando a teoria clássica de modelagem de sistemas de voz é aplicada em sistema VoIP, existe grande chance sub ou super dimensionar o sistema. Este projeto tem como objetivo analisar amostras reais de tráfego obtidas em operadoras de telecomunicações e propor um modelo para caracterizar apropriadamente um sistema VoIP.

Título: Comunicação de dados em sistemas multiabrigados
Equipe: Prof. Eduardo Parente Ribeiro (coordenador), Prof. Carlos Marcelo Pedroso.
Ementa: Sistemas multiabrigados (multihomed) possuem mais de uma conexão com a internet. Esta condição é inicialmente utilizada para aumentar a resiliência, mas pode proporcionar também uma melhoria na qualidade da comunicação em termos de redução da latência ou perdas de pacotes e aumento do “throughput”. Há algum tempo, o SCTP (Stream Control Transmission Protocol) foi padronizado pelo IETF como um novo protocolo de camada 4, se juntando aos protocolos TCP e UDP atualmente em uso. Este novo protocolo permite a utilização de multifluxos (multistream) em sistemas multiabrigados (multihomed). Este projeto visa estudar métodos de seleção de caminho para a melhoria do desempenho da comunicação.

Título: Rádio cognitivo e comunicação cooperativa
Equipe: Prof. Evelio M. García Fernández, Samuel B. Mafra, Theoma S. Otobo, Miguel Amarilla
Ementa: Nas redes de rádio cognitivo os usuários secundários poderão transmitir na mesma banda de frequências que já está sendo utilizada pelos usuários da rede licenciada, desde que não interferiram a rede primária conseguindo-se, desta forma, um uso mais eficiente das bandas de frequências licenciadas. Nas redes sem fio cooperativas um ou mais usuários compartilham suas antenas retransmitindo mensagens para se obter diversidade espacial. Desta forma, a capacidade de transmissão da rede aumenta sem a necessidade do uso de múltiplas antenas. Este projeto visa investigar o impacto que a combinação destas duas tecnologias pode ter no desempenho de sistemas de comunicações sem fio tais como redes ad hoc cognitivas, sistemas de comunicações móveis e redes de sensores sem fio. Pretende-se avaliar o impacto do conhecimento da localização dos nós da rede e da utilização de controle de potência no uso concorrente do espectro bem como desenvolver algoritmos e protocolos de cooperação utilizando teoria dos jogos e codificação de rede.
Palavras-chave: rádio cognitivo, rádio definido por software, canal relay, técnicas de diversidade, codificação de rede.