Áreas de Concentração

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.

• Alexandre Rasi Aoki (aplicações de sistemas inteligentes para sistemas de potência e smart grids)
• Clodomiro Unsihuay Vila (planejamento de sistemas de geração, transmissão, distribuição e mercados de energia elétrica; smart grids; planejamento energético sustentável)
• Elizete Maria Lourenço (fluxo de potência, modelagem da rede no nível de subestação, estimação de estados, identificação de erros de topologia)
• Gustavo Henrique da Costa Oliveira (análise de transitórios, transformadores de potência, estabilidade e controle de sistemas elétricos de potência)
• Roman Kuiava (controladores de amortecimento para sistemas elétricos, estabilidade angular de sistemas de potência, controle robusto, análise e síntese de sistemas chaveados, desigualdades matriciais lineares)
• Thelma Solange Piazza Fernandes (planejamento e operação de sistemas elétricos de potência e redes de distribuição, utilizando técnicas de otimização em problemas afins)
• Odilon Luís Tortelli (Métodos computacionais para operação e planejamento de sistemas elétricos de potência, Controladores FACTS e Smart Grids)
• Leandro dos Santos Coelho (aplicações de otimização, previsão e metaheurísticas da computação natural para sistemas de potência)
• João Américo Vilela Júnior (eletrônica de potência aplicada à geração fotovoltaica e a outras fontes alternativas de energia; estudo dos conversores e inversores de potência para as redes inteligentes - Smart Grids)

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.

• Alessandro Zimmer (reconhecimento de padrões, sistemas biométricos multimodais híbridos (mãos, face, iris/pupila, impressões digitais e assinatura), protocolos de reabilitação, programação, linux e PCHs)
• Andre Augusto Mariano (design e teste de circuitos integrados (ASICs), sistemas de comunicação sem fio, sistemas RFID (etiquetas e TAGs inteligentes), circuitos RF, mistos e digitais, eletromagnetismo, antenas, teoria eletromagnética)
• Bernardo R. B. de Almeida Leite (pesquisa e desenvolvimento na área de eletrônica aplicada a comunicações sem fio)
• César Augusto Dartora (equações de Maxwell, mecânica quântica, nanomagnetismo e física mesoscópica, óptica e teoria de difração)
• Eduardo Parente Ribeiro (instrumentação, redes de sensores sem fio, tomografia e redes neurais)
• Gideon Villar Leandro (identificação de sistemas, sistemas de controle, sistemas a eventos discretos e modelagem matemática)
• Gustavo Henrique da Costa Oliveira (modelagem, simulação e identificação de sistemas dinâmicos; controle de processos com aplicações em processos industriais/petroquímicos e sistemas elétricos de potência)
• Leandro dos Santos Coelho (identificação de sistemas não-lineares, robótica móvel, sistemas elétricos de potência, controle avançado, engenharia de confiabilidade, previsão de séries temporais, eletromagnetismo, sincronização caótica)
• Marlio José do Couto Bonfim (instrumentação científica, medidas em altas frequências, geração de campos magnéticos pulsados)

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.

A linha de pesquisa em Sistemas de Comunicação trata de temas como:

• Redes de Computadores
• IP (Internet Protocol)
• IoT (Internet of Things)
• Televisão Digital
• Video Streaming
• Rádio Cognitivo
• Redes 4G (LTE, Long Term Evolution)
• Redes sem fio

A linha de pesquisa em Sistemas de Comunicação atua principalmente nas camadas de enlace, rede e transporte modelo OSI (Site da Linha de Pesquisa em Sistemas de Comunicação). Dentro dos temas de interesse, temos atuado nas áreas de avaliação de desempenho, incluindo o uso eficiente dos canais de comunicação, técnicas de modulação digital, algoritmos de compressão de dados, controle de erros e protocolos de comunicação, além da recente área de pesquisa chamada de rádio cognitivo. Também é de grande interesse o desenvolvimento de algoritmos para melhoria da qualidade de serviço (QoS) e a qualidade de experiência (QoE) na transmissão de voz e vídeo utilizando redes de pacote.

Apresentamos contribuições científicas recentes na área de sistemas multi-abrigados (protocolos SCTP e MTCP), com desenvolvimento de diversas teses de mestrado e artigos publicados. O grupo está interessado nos novos avanços em redes de comunicação sem fio como sistemas de rádio cognitivo e comunicação cooperativa, bem como as tecnologias de comunicação para rede de distribuição elétrica inteligente (smart grid).

• César Augusto Dartora (óptica e propagação de ondas)
• Carlos Marcelo Pedroso (redes de computadores, inter redes IP, modelagem, avaliação de desempenho e educação em engenharia)
• Eduardo Gonçalves de Lima (modelagem de amplificadores de potência para sistemas de comunicações móveis, métodos numéricos aplicados à análise de circuitos de RF e microondas, transmissores com alta eficiência energética para sistemas de comunicações móveis de 4G)
• Eduardo Parente Ribeiro (comunicação de dados, redes de computadores, modelagem, avaliação de desempenho)
• Evelio Martín García Fernández (comunicações digitais, teoria de informação e codificação, comunicações sem fio, sistemas de rádio cognitivo)
• Horácio Tertuliano dos Santos Filho (dispositivos ativos e passivos em microondas, antenas, interferência eletromagnética, eletromagnetismo, telefonia móvel celular 4G)
• Wilson Arnaldo Artuzi Jr (microondas, guia de onda coplanar, circuito integrado de microondas)