Defesa de Exame de Qualificação – Feres Azevedo Salem – 9/10/2020

14/10/2020 18:13
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Feres Azevedo Salem
Orientador Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC
Data 9/10/2020  (sexta-feira) – 8h30

Videoconferência

(https://meet.google.com/nny-giek-veb)

 

Banca

Prof. Nestor Roqueiro, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Fernando José Von Zuben, Dr. – DCA/UNICAMP;

Prof. Eric Aislan Antonelo, Dr. – DAS/UFSC.

Título Contributions to Modeling Complex Networks of Agents with Evolving Behaviors
Abstract: This research aims to propose a generalized model for complex networks composed of agents with evolving behaviors, so that it is possible to simulate different systems and scenarios. The motivation comes from two main problems, whose dynamics are similar in some aspects. They are: the spread of fake news through online social networks; the spread of infectious diseases in susceptible populations. The model to be proposed will consist of two parts, one that concerns the way agents interact with each other and the other that details the behavior of each agent. For the first part of the model, what has proved promising so far is the use of complex network structures with variations in time. For the representation of agents, a model based on states and probabilistic transitions has been proposed, which requires exploratory research to determine the originality of the proposal. Some contributions have been made so far, being divided into three articles. These preliminary results are presented, along with others not yet submitted. Finally, the work plan for the remainder of the doctorate is presented, which has a period reserved for collaboration with an institution abroad during a international research stay.

Defesa de Tese de Doutorado – Sidney Roberto Dias de Carvalho – 30/9/2020

14/10/2020 18:11
Defesa de Tese de Doutorado
Aluno Sidney Roberto Dias de Carvalho
Orientador Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC
Data

 

30/9/2020  (quarta-feira) – 14h

Videoconferência

(https://meet.google.com/kbv-eozt-fzh)

 

 

Banca

Prof. Ubirajara Franco Moreno, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Jés de Jesus Fiais Cerqueira, Dr. – DEE/UFBA;

Prof. Eugênio de Bona Castelan Neto, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. André Ricardo Fioravanti, Dr. – DMC/UNICAMP;

Título Network Topology Control for Connectivity Maintenance and Information Spreading Manipulation in Multi-Robot Systems
Abstract: Cooperation is a desired property for many interconnected systems since it allows them to solve complex tasks distributively. The increase in the use of cooperative processes (characterised by information sharing) decreases the individual effort demanded by each agent. Nevertheless, this decrease of local effort increases the system complexity as a whole due to the intrinsic couplings between the agents that could give rise to emerging behaviours, which are highly dependent on the communication topology. One of these behaviours, called consensus, is necessary to ensure cohesion among all the exchanged information. This property is an essential and desirable feature in multi-agent systems that are employed to execute cooperative tasks since their individuals must share pieces of information that ensure their teammates are trying to solve the same global problem. Thus, to keep the cooperation, an interconnected system must ensure cohesion through consensus-based diffusion dynamics. In such a context, this work aims two distinct objectives by manipulating the network topology of an interconnected system composed of autonomous agents: i) ensure the system connectivity even when there are faults in one agent, during the performed cooperative task. ii) control the information spreading to drives the consensus convergence, according to the intended information distribution of the system. This thesis undertakes both objectives separately. It solves the first objective through the solution of the Travelling Salesman Problem (TSP) applied over indicators of signal strength in wireless networks to create virtual bi-connected topology in a multi-agent system. Then, it uses a Model Predictive Controller (MPC) executed in a decentralised way to move the agents toward each other, turning the virtual links into real ones and bi-connecting the network topology of the system. This procedure can turn any connected network into a fault-tolerant one. During the procedure, an approach based on Sequential Convex Programming (SCP) applied over the aforementioned MPC framework ensures non-collision among the agents. For the second objective, this thesis uses an approach based on Semidefinite Programming (SDP) to design the optimal weights of a network adjacency matrix, in order to control the convergence of a distributed random consensus protocol for variables at the discrete-space domain. It uses Markov theory and the biological inspiration of epidemics to find out a dynamical spreading model that can predict the information diffusion under this consensus protocol. Also, it presents convergence properties and equilibrium points of the proposed model regarding the network topology. Finally, extensive numerical simulations and experiments performed in a commercial robotic platform evaluate the effectiveness of the proposed approaches for both objectives.

Defesa de Dissertação de Mestrado – Günther Sgandella Klüsener – 30/9/2020

14/10/2020 18:07
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Günther Sgandella Klüsener
Orientador Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Rodrigo Tacla Saad, Dr. – PPGEAS/UFSC

Prof. Fábio Luis Baldissera, Dr. – DAS/UFSC

Data 30/9/2020 (quarta-feira) – 9h

Videoconferência

(https://meet.google.com/zdz-vdpn-rrk)

 

Banca

Prof. Max Hering de Queiroz, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Marcelo Lopes de Lima, Dr. – CENPES/PETROBRAS;

Prof. Eric Aislan Antonelo, Dr. – DAS/UFSC;

Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC.

Título Uso de Teste baseado em Aprendizagem para a Validação de Programas de CLP na Indústria de Petróleo e Gás Natural
Resumo: A exploração de Petróleo e Gás Natural é uma atividade complexa e de alto risco. Por este motivo a segurança nesta indústria é organizada em camadas de proteção independentes e regidas por normas. Dentre estas camadas estão os Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS), a última alternativa para a extinção de acidentes. Esse sistema automático, composto por um Controlador Lógico Programável (CLP), sensores e atuadores deve ser testado a fim de identificar falhas em sua lógica de atuação. Esta dissertação apresenta um método automático para teste de conformidade baseado em especificação utilizando princípios de aprendizagem computacional. Os casos de teste são gerados e testados no CLP iterativamente. O comportamento do CLP frente aos testes é modelado através do algoritmo de aprendizado a cada iteração. A partir das especificações de segurança descritas na forma de Matriz de Causa e Efeito, são extraídas fórmulas de lógica proposicional. Estas fórmulas são verificadas no modelo por um algoritmo de model checking. Eventualmente, contraexemplos serão encontrados, que podem ser inconformidades apenas do modelo ou também da lógica implementada no CLP. Os contraexemplos são executados como testes e o oráculo compara a saída do CLP com o modelo, fornecendo o veredicto a respeito da inconformidade. O algoritmo encerra sua execução ao encontrar uma falha no sistema ou por critério de parada. Esta técnica é aplicada a um modelo simplificado. A técnica proposta identificou a inconformidade contida no modelo simplificado, inconformidade esta não detectada através da execução do conjunto de testes gerados pelo método CEG-BOR.

Defesa de Exame de Qualificação – Kevin Eduardo Lucas Marcillo – 28/9/2020

14/10/2020 18:04
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Kevin Eduardo Lucas Marcillo
Orientador Prof. Daniel Juan Pagano, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Ivo Barbi, Dr. – EEL/UFSC
 

Data

28/9/2020  (segunda-feira) – 14h

Videoconferência

(https://meet.google.com/qsi-svjo-nhh)

 

Banca

Prof. Marcelo de Lellis Costa de Oliveira, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Eloi Agostini Junior, Dr. – UTFPR;

Prof. Marcelo Lobo Heldwein, Dr. – EEL/UFSC.

Título Modeling and Control of DAB Modular Converters for Applications in Transmission and Distribution of DC Systems
Abstract: High-power isolated bidirectional dc-dc converter is perceived as one of the key to interconnect high-voltage and medium-voltage systems with different voltage levels in high-power applications. This fact is mainly due to factors such as growing interest in renewable energy sources, integration of solid-state-transformers in conventional grid and microgrid applications, and the need to meet high-efficiency and high-performance power conversion requirements in transmission and distribution systems in medium and long distance direct current. In this context, modular converters is an advantageous solution to reduce the voltage and current stress of switching devices in energy power conversion. Series-connected modular converter includes two types of configuration, one is input-series output-parallel (ISOP) and the other is input-series output-series (ISOS). ISOP converters, which consists of multiple dc–dc converter modules connected in series at the input and in parallel at the output ports, is an attractive solution for high-input-voltage and high-power applications. On the other hand, ISOS converters are an attractive solution for high-voltage-input and high-voltage-output applications. In series-connected modular converter, the voltage sharing balance ensures power sharing balance among the constituent modules, and can be met through an intrinsic voltage-balancing mechanism without active control. However, the main challenge in series-connected modular converter is to ensure the equal power distribution, as parametric variations and mismatched parameters can cause imbalance between the converter modules. To achieve power sharing balance for above mentioned configuration, several schemes have been proposed, which ensure input voltage sharing or output current sharing. Dual active bridge converter topology is identified as an interesting solution to be explored in the context of this thesis proposal.

Defesa de Exame de Qualificação – Adriano Silva Martins Brandão – 25/9/2020

14/10/2020 18:01
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Adriano Silva Martins Brandão
Orientador Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Paulo Renato da Costa Mendes, Dr. – Fraunhofer ITWM/Alemanha
Data 25/9/2020  (sexta-feira) – 14h 

Videoconferência

(https://meet.google.com/syq-kare-buv)

 

Banca

Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Tito Luís Maia Santos, Dr. – DEEC/UFBA;

Prof. Júlio César Passos, Dr. – EMC/UFSC.

Título Modelagem e Controle  Preditivo Híbrido de Sistemas de Geração de Energia Solar
Abstract: Uma das fontes renováveis de energia com maior potencial é a irradiação solar, que fornece uma quantidade significativa de energia. Devido à baixa densidade e grande intermitência associados a esta fonte, a sua exploração envolve a utilização de concentradores, que possuem taxa de conversão que podem ser consideradas baixas
quando comparadas com outras fontes de energia. Esta baixa eficiência se reflete
nos custos de geração, sendo observado que em todas as técnicas de captação de
energia solar, este é muito superior aos custos possíveis com soluções tradicionais.
Neste contexto, o desenvolvimento de tecnologias para captação, armazenamento e
utilização da energia solar de forma eficiente é crucial para a viabilidade econômica
destes processos. Diferentemente das fontes de energias mais tradicionais, a fonte
da energia solar não pode ser manipulada diretamente, portanto, o estudo de técnicas avançadas de controle, como o MPC é interessante para aumentar a viabilidade
deste tipo de processo. Este trabalho visa estudar técnicas de controle preditivo em
sistemas termossolares, em especial MPC híbrido e distribuído. Estes controladores
são utilizados em problemas que envolvem todo o processo de geração de energia e
as interações entre seus componentes, além de considerar o desfoque dos coletores
utilizados para captar energia solar. As propostas de controladores apresentadas são
desenvolvidas objetivando um custo computacional que permita a implementação em
processos reais, além de promover alguma melhora em indicadores de produtividade
do processo. Os resultados preliminares apresentam uma modelagem ótica simplificada de um coletor Fresnel, possibilitando a compreensão de como as características
óticas deste tipo de coletor afetam o processo. Além disso, também é mostrado um
estudo de possibilidades para o rastreamento do Sol neste tipo de coletor, avaliando
os possíveis ganhos que a manipulação individual de cada espelho do coletor pode
trazer para o processo. Também foi avaliada a possibilidade de implementação de
técnicas de MPC distribuído considerando o desfoque, mas evitando o uso de programação mista-inteira. A formulação proposta permite adaptar o problema do desfoque do campo solar a um problema distribuído sem utilizar variáveis inteiras ou binárias no problema de otimização. Dando seguimento aos estudos já realizados, pretendese utilizar o modelo ótico dos coletores Fresnel, associado a propostas anteriores de controladores que propõem desfoque dos coletores, de forma a simular como estes
estados de foco podem ser implementados em tempo real. Além disso, pretende-se
ampliar o escopo do estudo de MPC distribuído, de forma a considerar cada laço de
coletores solares como um processo independente e investigar como os controles de
cada laço podem cooperar para atingir os objetivos de geração de energia da planta.
Também se vislumbra o estudo de problemas estocásticos associados a problemas de
controle distribuído.

Defesa de Exame de Qualificação – Diogo Ortiz Machado – 18/9/2020

14/10/2020 17:55
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Diogo Ortiz Machado
Orientador Prof. Julio Elias Normey-Rico, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Gustavo Artur de Andrade, Dr. – DAS/UFSC
Data 18/9/2020  (sexta-feira) – 10h

Videoconferência

(https://meet.google.com/oie-nkar-dag)

 

Banca

Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Rafael Frota Reinaldo, Dr. – CENPES/PETROBRAS;

Prof. Carlos Bordons Alba, Dr. – Universidad de Sevilla.

Título Exergy Based Control and Optimization on Concentrating Sola Power Plants
Abstract: This work is based on four concepts: exergy, control, optimization, and thermo-solar generation. The initiative is towards Renewable Energy production and Energy Efficiency integration, thus, collaborating with the United Nations 2030 Agenda and the Intergovernmental Panel on Climate Change objectives. Exergy, or useful energy, is used here as an important measure to integrate Concentrating Solar Power (CSP) sub-systems once it is a common thermodynamic quantity across energy systems. This enables a comparison between processes with different types of energy, since political-economic to technologic-operational contexts. The exergy balance is a systematic approach and, therefore, offers advantages for model based control and optimization systems design. These systems, in its turn, are necessary means to obtain a desirable operation, thus, achieve safe and optimal performances. Nevertheless, to define operation points and dynamic performances are generally used in literature an energy balance which does not consider energy quality, thereby, literature references count on custom solutions. To contribute in this line is proposed a basis concepts combination aiming reference tracking, disturbance rejection and exergetic optimization on thermosolar energy production systems. Partial results show that the idea is promising. The main literature hierarchical control approaches on solar collectors’ sub-system were compared. The presented optimization was used and coupled with a non-linear predictive controller. The proposed hierarchical control has the best result for the analyzed cases considering useful energy production and set-point tracking. Furthermore, the suggested control is capable of operating along an all-day simulation not needing ad hoc solutions for start-up and shutdown of the plant at the sunrise and sunset. Thus, starting from this theoretical basis, the results should be extended to develop control systems which integrate the plant sub-systems.

Defesa de Dissertação de Mestrado – Lucas Franco Lima – 20/8/2020

20/08/2020 10:18
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Lucas Franco Lima
Orientador Prof. Werner Kraus Junior, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Rodrigo Castelan Carlson, Dr. – DAS/UFSC
Data 20/8/2020 (quinta-feira) – 14h

Videoconferência

(https://meet.google.com/wkp-wkmz-gnp)

Banca Prof. Werner Kraus Junior, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Alexandre Hering Coelho, Dr. – ECV/UFSC;

Prof. Luiz Alberto Koehler, Dr. – EEL/FURB;

Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC.

Título Controle Realimentado de Intervalo entre Ônibus com Ganho Variável de acordo com o Carregamento
Resumo: A regularidade no cronograma de ônibus em linhas de baixa frequência ou a manutenção de intervalos em linhas de alta frequência são desejados por usuários e operadores de transporte coletivo. O controle dos instantes de partida dos ônibus por meio de retenção é uma técnica usada com esta finalidade, porém a sua aplicação pode incorrer em atraso para os usuários que estão embarcados. Um trabalho anterior que comparou diferentes métodos da literatura com um método de controle preditivo identificou, com o último, melhoria considerável com uma ação de controle concentrada em estações ao longo do itinerário nas quais os ônibus estavam mais vazios. Com base nesses resultados, propõe-se duas técnicas de controle realimentado mais simples matemática e computacionalmente do que o controle preditivo que mantenham a característica de retenção em locais de menor carregamento dos ônibus. As novas técnicas se baseiam na definição de um ganho variável para métodos de retenção por controle realimentado que faz com que retenções sejam aplicadas quando o ônibus tem um baixo carregamento, de maneira a reduzir a espera na estação sem penalizar muitos usuários embarcados. A primeira técnica proposta utiliza apenas dados do histórico do carregamento para redistribuir o ganho nominal ao longo do itinerário. Já a segunda, consiste em um controlador adaptativo com ganhos internos definidos pelo carregamento histórico, mas que usa a informação de carregamento em tempo real para definir o valor do ganho variável para um ônibus em uma determinada estação no instante de cálculo de retenção. As técnicas são combinadas aos métodos da literatura de controle de intervalo à frente (FH) e de controle de intervalo à frente e atrás (TWH), ambos do tipo realimentado. Esses dois controladores com ganho variável são comparados com os controladores correspondentes com ganho fixo, com um método que aplica apenas regulagem no terminal de origem, e com o próprio método de controle preditivo que inspirou seu desenvolvimento. O cenário dos testes é um corredor BRT modelado em ambiente de microssimulação com dois padrões de demanda diferentes. Resultados mostram que o método de controle preditivo continua apresentando os melhores resultados entre aqueles comparados. No entanto, as técnicas de variação do ganho propostas melhoram significativamente o desempenho do sistema em relação ao uso de um ganho fixo e aproximam seu comportamento seletivo ao carregamento àquele do controle preditivo.

Palavras-chave: Transporte público, controle de intervalos, controle por retenção, controle preditivo, controle realimentado com ganho variável.

Defesa de Exame de Qualificação – Rafhael Rodrigues Cunha – 5/8/2020

31/07/2020 18:08
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Rafhael Rodrigues Cunha
Orientador Prof. Jomi Fred Hübner, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Maiquel de Brito, Dr. – CAC/UFSC
 

Data

5/8/2020  (quarta-feira) – 14h  

Videoconferência

(meet.google.com/hhv-spbz-tcc)

  Prof. Marcelo Ricardo Stemmer, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Prof. Antônio Carlos da Rocha Costa, Dr. – PGFIL/PUC-RS

Prof. Rafael Heitor Bordini, Dr. – INF/PUC-RS

Título Um Modelo Ontológico das Status-Functions em Instituições Artificiais
Resumo: Em sistemas multiagente, instituições artificiais conectam conceitos abstratos, pertencentes à realidade institucional, aos elementos concretos que compõem o sistema. Os conceitos abstratos são denominados Status-Functions e a conexão é realizada por meio de regras constitutivas em um processo chamado de constituição. Este processo atribui Status-Functions a elementos concretos. No atual estado da arte, a única finalidade das instituições e, em especial, do processo de constituição, é relacionar elementos constituídos com a respectiva dinâmica normativa. As abordagens propostas têm, no entanto, alguns problemas, como o suporte limitado para o raciocínio dos agentes em relação à satisfação de seus objetivos, a inconsistência entre a Status-Function e a natureza de sua contrapartida no ambiente e a restrição no processo de constituição de Status-Functions em considerar as características do elemento concreto. Para resolver esses problemas, este trabalho propõe um modelo para especificar a Ontologia das Status-Functions em instituições artificiais. Esta Ontologia possibilitará a definição do significado das Status-Functions, além de propor meios para descrever as características que devem ser observadas no elemento concreto para atribuí-lo Status-Functions. As principais contribuições esperadas são (i) a possibilidade dos agentes raciocinarem a respeito da satisfação de objetivos que tenham dependências institucionais e (ii) a disponibilidade de informações acerca de características dos elementos concretos que devem ser consideradas no processo de constituição de Status-Functions. A avaliação das eventuais vantagens dessa proposta está entre os possíveis trabalhos futuros previstos para o decorrer do desenvolvimento da tese.

 

Defesa de Exame de Qualificação – Alireza Olama – 5/8/2020

30/07/2020 22:48
Defesa de Exame de Qualificação
Aluno Alireza Olama
Orientador Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Paulo Renato da Costa Mendes, Dr. – ITWM/Alemanha
Data

 

5/8/2020  (quarta-feira) – 8h30 

Videoconferência

 

Banca

Prof. Daniel Ferreira Coutinho, Dr. – DAS/UFSC (presidente)

Prof. Giuseppe Notarstefano, Dr. – Università di Bologna

Prof. Marcus Vinicius Soledade Poggi de Aragão, Dr. – INF/PUC-Rio

Título Distributed Cardinality Constrained Mathematical Optimization for Learning and Control
Abstract: Cardinality constrained programming (CCP) problems are one of the significant optimization modeling frameworks for solving a broad class of modern real-world learning and control problems. These types of problems can be modeled as nonlinear mixed-integer programs with special structures and are in general NP-hard. Several methods and algorithms have been proposed for solving the CCP problems in the past few years, however, they are mostly centralized methods and can be applied to medium scale CCP problems. This research proposal aims to develop fully decentralized numerical algorithms to solve generalized CCP problems over Cyber-Physical Networks (CPN) where each node cooperatively deals with a portion of the problem in parallel. This proposal proposes a Distributed Primal Outer Approximation (DIPOA) algorithm as an initial strategy to solve convex CCP problems distributedly. Moreover, the DIPOA algorithm is applied to sparse logistic regression problems for which numerical results also are provided. Finally, based on the studied theories and algorithms, I propose to consider and develop a general algorithmic framework for distributed CCP problems with multiple sources of non-convexity and a more generalized distributed set-up.

Defesa de Dissertação de Mestrado – Pedro Henrique Valderrama Bento da Silva – 30/7/2020

30/07/2020 22:46
Defesa de Dissertação de Mestrado
Aluno Pedro Henrique Valderrama Bento da Silva
Orientador Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC
Coorientador Prof. Laio Oriel Seman, Dr. – UNIVALI
Data 30/7/2020 (quinta-feira) – 8h30

Videoconferência

 

Banca

Prof. Eduardo Camponogara, Dr. – DAS/UFSC (presidente);

Prof. Luciana Salete Buriol, Dr. – II/UFRGS;

Prof. Daniel Martins Lima, Dr. – UFSC;

Prof. Felipe Gomes de Oliveira Cabral, Dr. – DAS/UFSC.

Título Hyerarchical Decompositions for MPC of Linear Systems with Resource and Activation Constraints
Abstract: The Interconnection of dynamic subsystems that share limited resources are found in many systems, and the control of such systems of subsystems has driven significant attention from  scientists and engineers. For the operation of such systems, model predictive control (MPC) has become a popular technique, arguably for its ability to deal with complex dynamics and system constraints. The MPC algorithms found in the literature are mostly centralized, with a single controller receiving  the signals and performing the computations. However, the distributed structure of such interconnected subsystems is not necessarily explored by standard MPC. To this end, this work proposes hierarchical decomposition to split the computations between a master problem (centralized component) and a set of decoupled subproblems (distributed components), which brings about organizational flexibility and distributed computation. Three general methods are considered for hierarchical control and optimization, namely bilevel optimization, Benders decomposition, and outer approximation. Results are reported from a numerical analysis of the decompositions and a simulated application to energy management, in which a limited source of energy is distributed among batteries of electric vehicles. Then, in order to validate the use of activation constraints, with the use of Benders decomposition and outer approximation, new numerical analyzes and simulations were carried out on battery charging of electric vehicles.