http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/23 Mon, 14 Sep 2026 07:29:47 GMT 2026-09-14T07:29:47Z http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9655 Título: Estimação de estados via filtro de Kalman de uma câmara termoeletricamente controlada. Autor(es): Eleutério, Vítor Emanuel Ferreira Resumo: O objetivo deste trabalho é utilizar o Filtro de Kalman para estimar os estados de uma câmara termoeletricamente controlada (CTC, do inglês Thermoelectrically Controlled Chamber) presente no Laboratório de Controle e Automação do Instituto de Ciências Exatas e Aplicadas da Universidade Federal de Ouro Preto. A CTC é uma caixa isolada termicamente, cujo interior pode ser resfriado ou aquecido, variando a tensão elétrica aplicada a módulos resfriamento termoelétrico (TEC, do inglês Thermoelectric Cooling). De modo geral, os módulos TEC funcionam empregando o efeito Peltier, que produz um gradiente de temperatura na junção de dois condutores ou semicondutores quando submetidos à variação da tensão elétrica. Para a aplicação do filtro de Kalman, é necessário um modelo matemático que descreva adequadamente o comportamento dinâmico da CTC. Assim, empregando técnicas de identificação de sistemas, foi obtido um modelo matemático linear em espaço de estados, composto por quatro estados, que permite prever o comportamento térmico e dinâmico da CTC. Projetou-se um sinal de teste do tipo Sequência Binária Pseudoaleatória (PRBS, do inglês Pseudo-Random Binary Sequence), empregado para gerar variações controladas na entrada do sistema térmico e registrar sua resposta dinâmica para a posterior identificação do modelo. O processo de identificação compreendeu, ainda, a calibração estática multipontual da malha de instrumentação e a estimação das matrizes dinâmicas do sistema por meio do Método dos Mínimos Quadrados. O filtro de Kalman, estima todos os quatro estados da CTC, mesmo quando somente um dos estados estiver disponível, garantindo a robustez do sistema em cenários de falha dos sensores. Essas afirmações são corroboradas, no transcurso do trabalho, por meio de análises detalhadas, nas quais se avalia a precisão das estimativas por meio do erro médio quadrático normalizado (NRMSE, do inglês Normalized Mean Squared Error) e do erro médio absoluto percentual (MAPE, do inglês Mean Absolute Percentage Error), comparando o desempenho do sistema em diferentes condições operacionais. Enquanto o NRMSE mede a diferença absoluta entre os valores estimados e os valores reais medidos, o MAPE quantifica o erro percentual médio relativo das trajetórias, indicando que, quanto menores forem esses índices, mais precisa será a estimativa. Adicionalmente, o algoritmo foi validado computacionalmente e, subsequentemente, embarcado em um microcontrolador (Arduino Uno), permitindo o monitoramento dinâmico e estável das variáveis térmicas, em tempo real, e consolidando o estimador como uma alternativa viável para a estrutura de sensores virtuais na planta. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9655 2026-01-01T00:00:00Z http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9654 Título: Estimação de estados de veículos aéreos não tripulado usando filtragem bayesiana. Autor(es): Rodrigues, Rangel de Brito Resumo: Os Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) têm ganhado destaque em diversas áreas, como monitoramento, inspeção e agricultura, devido à sua capacidade de realizar tarefas complexas de forma autônoma. Para garantir a estabilidade e o controle eficiente durante as operações, é necessário empregar métodos de controle adequados, os quais dependem de uma modelagem matemática precisa do sistema. A modelagem matemática de um VANT é essencial para compreender o comportamento dinâmico do sistema e para a implementa ção de estratégias de controle e estimação de estados. Neste trabalho, é desenvolvido um modelo matemático que descreve a dinâmica de um quadricóptero, o qual é utilizado como base para o projeto de um controlador do tipo PID (Proporcional, Integral e Derivativo), cujos parâmetros são ajustados por meio do algoritmo genético. O desempenho do contro lador é avaliado por meio de simulações computacionais realizadas no ambiente Matlab, considerando diferentes trajetórias de referência para o veículo, como movimento em linha reta e circular. A análise do desempenho é conduzida a partir de métricas clássicas de sistemas de controle no domínio do tempo, tais como sobressinal, tempo de acomodação e erro estacionário e métricas como Integral do Erro Absoluto (IAE, do inglês Integral Abso lute Error) e Integral do Erro Absoluto Multiplicado pelo Tempo (ITAE, do inglês Integral Time Absolute Error). Além disso, é implementado um filtro de Kalman com o objetivo de realizar a estimação dos estados do sistema a partir do modelo matemático e medições de sensores. O desempenho do estimador é avaliado em dois cenários distintos: perda de medições dos sensores e presença de ruído elevado nas medições. Para complementar a análise, é utilizado o índice Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE, do inglês Root Mean Square Error), permitindo quantificar a precisão das estimativas obtidas. Os resultados obtidos indicam que o controlador PID é capaz de garantir o seguimento das trajetórias propostas, mantendo o sistema estável e com desempenho satisfatório. Adicionalmente, o filtro de Kalman demonstrou ser capaz de fornecer estimativas consistentes dos esta dos do sistema mesmo em condições adversas de medição, evidenciando sua eficiência na filtragem de ruído e na robustez do processo de estimação. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9654 2026-01-01T00:00:00Z http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9648 Título: Aplicação do conversor BBB-ReSC-M em matrizes fotovoltaicas assimétricas para mitigação de descasamentos permanentes. Autor(es): Souza, Carolina Maria Braga de Resumo: O descasamento permanente entre módulos fotovoltaicos constitui um dos principais fatores responsáveis pela redução da eficiência energética em sistemas fotovoltaicos, comprometendo o aproveitamento da potência disponível. Nesse contexto, este trabalho investiga a aplicação do conversor Buck-Boost Bidirecional com Capacitor Chaveado Ressonante (BBB-ReSC) em matrizes fotovoltaicas assimétricas, sendo essa aplicação denominada, neste trabalho, de BBB-ReSC-M. Para isso, emprega-se a técnica de Processamento Diferencial de Potência (DPP) como estratégia para mitigar os efeitos desse fenômeno. Inicialmente, é realizada uma revisão bibliográfica sobre sistemas fotovoltaicos, descasamento entre módulos e as principais técnicas de Processamento Diferencial de Potência descritas na literatura. Em seguida, são apresentados a fundamentação teórica do conversor BBB-ReSC, o dimensionamento de seus componentes elétricos e duas configurações de matrizes fotovoltaicas assimétricas propostas para avaliação de sua aplicação. A metodologia emprega simulações computacionais desenvolvidas no ambiente MATLAB/Simulink, comparando o desempenho do sistema com o conversor habilitado e desabilitado. Os resultados obtidos demonstram que a aplicação do conversor BBB-ReSC nas duas configurações de matrizes fotovoltaicas assimétricas estudadas proporcionou maior aproveitamento da potência gerada, reduziu os efeitos do descasamento permanente e elevou a eficiência energética do sistema. Dessa forma, os resultados indicam que a aplicação apresenta potencial para utilização em outras configurações de matrizes fotovoltaicas assimétricas, preservando seu desempenho operacional. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9648 2026-01-01T00:00:00Z http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9611 Título: Estudo de estratégias de modulação multinível e seu impacto na distorção harmônica total. Autor(es): Porcino, Marlon Araújo Resumo: A utilização de conversores estáticos em sistemas de conversão de energia exige o con- trole adequado das componentes harmônicas presentes nas formas de onda de tensão e corrente. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma análise do inversor monofásico de dois níveis em meia-ponte, operando com modulação por largura de pulso senoidal (Si- nusoidal Pulse Width Modulation SPWM), com ênfase na qualidade da tensão de saída e na redução da distorção harmônica. Inicialmente, são apresentados os fundamentos de funcionamento do inversor e da técnica SPWM, destacando-se a influência da frequên- cia de chaveamento sobre o conteúdo harmônico da tensão sintetizada. Em seguida, é apresentada uma metodologia computacional para o dimensionamento de um filtro LC, utilizando os espectros harmônicos obtidos por simulação. As análises foram realizadas no software PLECS, enquanto uma rotina desenvolvida em MATLAB foi empregada para avaliar diferentes combinações de indutância e capacitância e selecionar os parâmetros do filtro. Os resultados demonstraram que a aplicação do filtro LC proporcionou redução sig- nificativa das componentes harmônicas de alta frequência, reduzindo a THD da tensão de saída de aproximadamente 9,6% para valores inferiores a 5%. Dessa forma, os resultados evidenciam a efetividade do filtro projetado na atenuação das componentes harmônicas e na melhoria da qualidade da tensão de saída do inversor. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/9611 2026-01-01T00:00:00Z