Algoritmos evolutivos como estimadores de frequência e fase de sinais elétricos

110 Pages·2013·2.2 MB·Portuguese

Algoritmos evolutivos como estimadores de
frequência e fase de sinais elétricos:
métodos multiobjetivos e paralelização em
FPGAs
Tiago Vieira da Silva

SERVIÇODEPÓS-GRADUAÇÃODOICMC-USP
DatadeDepósito:
Assinatura:
Algoritmos evolutivos como estimadores de frequência e fase de
sinais elétricos: métodos multiobjetivos e paralelização em FPGAs
TiagoVieiradaSilva
Orientador: Prof. Dr. AlexandreCláudioBotazzoDelbem
Dissertação apresentada ao Instituto de Ciências Matemá-
ticas e de Computação - ICMC-USP, como parte dos re-
quisitos para obtenção do título de Mestre em Ciências de
Computação e Matemática Computacional. VERSÃO RE-
VISADA
USP-SãoCarlos
Novembro/2013
Ficha catalográfica elaborada pela Biblioteca Prof. Achille Bassi
e Seção Técnica de Informática, ICMC/USP,
com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)
Vieira da Silva, Tiago
V586a Algoritmos evolutivos como estimadores de
frequência e fase de sinais elétricos: métodos
multiobjetivos e paralelização em FPGAs / Tiago
Vieira da Silva; orientador Alexandre Cláudio
Botazzo Delbem. -- São Carlos, 2013.
88 p.
Dissertação (Mestrado - Programa de Pós-Graduação
em Ciências de Computação e Matemática
Computacional) -- Instituto de Ciências Matemáticas
e de Computação, Universidade de São Paulo, 2013.
1. Algoritmos evolutivos. 2. Algoritmos
multiobjetivos. 3. FPGA. 4. Estimação de frequência.
5. Sinal elétrico. I. Botazzo Delbem, Alexandre
Cláudio, orient. II. Título.
Dedicoaosmeuspais.

Agradecimentos
AgradeçoaDeusportercriadoosalgoritmosevolutivoseasgarotasruivas.
Agradeçoaosmeuspaisportudoquefizerampormim.
Agradeçoaomeuorientadorpelaorientaçãoepelapaciênciados diasqueeudesapareciapara
escalaroMonteFujienãodavanotícias.
Agradeçoaosmeusamigospelacompanhiaepeladiversão.

Resumo
EstetrabalhopropõeodesenvolvimentodeAlgoritmosEvolutivos(AEs)
para estimação dos parâmetros que modelam sinais elétricos (frequência,
fase e amplitude) em tempo-real. A abordagem proposta deve ser robusta a
ruídos e harmônicos em sinais distorcidos, por exemplo devido à presença
de faltas na rede elétrica. AEs mostram vantagens para lidar com tais tipos
de sinais. Por outro lado, esses algoritmos quando implementados em soft-
ware não possibilitam respostas em tempo-real para uso da estimação como
relé de frequência ou Unidade de Medição Fasorial. O desenvolvimento em
FPGAapresentadonessetrabalhotornapossívelparalelizarocálculodaes-
timação em hardware, viabilizando AEs para análise de sinal elétrico em
tempo real. Além disso, mostra-se que AEs multiobjetivos podem extrair
informaçõesnãoevidentesdastrêsfasesdosistemaeestimarosparâmetros
adequadamente mesmo em casos em que as estimativas por fase divirjam
entresi. Emoutraspalavras,asduaspricipaiscontribuiçõescomputacionais
são: a paralelização do AE em hardware por meio de seu desenvolvimento
em um circuito de FPGA otimizado a nível de operações lógicas básicas e a
modelagem multiobjetiva do problema possibilitando análises dos sinais de
cada fase, tanto independentemente quanto de forma agregada. Resultados
experimentaismostramsuperioridadedométodopropostoemrelaçãoaoes-
timadorbaseadoemtransformadadeFourierparadeterminaçãodefrequên-
ciaefase.
i
ii