Modelagem de Máquinas Elétricas Trifásicas e Simulação em Tempo Real

Descrição

O presente projeto de pesquisa propõe investigar fundamentos matemáticos, numéricos, arquiteturais e computacionais associados à modelagem dinâmica de máquinas elétricas trifásicas e à simulação determinística em tempo real de sistemas dinâmicos contínuos. A proposta parte do entendimento de que o avanço dos sistemas modernos de conversão eletromecânica de energia, dos sistemas embarcados inteligentes, da eletrônica de potência digital, dos sistemas ciberfísicos e das plataformas hardware-in-the-loop (HIL) vem ampliando significativamente a necessidade de modelos matemáticos capazes de representar adequadamente sistemas dinâmicos complexos, bem como de arquiteturas computacionais capazes de sustentar sua execução temporalmente determinística. A execução do projeto será organizada em dois planos de trabalho complementares. O primeiro plano concentrar-se-á na investigação de estruturas matemáticas relacionadas à modelagem dinâmica generalizada de máquinas elétricas trifásicas síncronas e assíncronas, envolvendo representações vetoriais, transformações dq, modelos em espaço de estados, acoplamentos eletromagnéticos e análise de estruturas matemáticas potencialmente reutilizáveis entre diferentes topologias de máquinas elétricas. O segundo plano de trabalho será dedicado à investigação dos fundamentos arquiteturais e computacionais associados à simulação em tempo real, abordando aspectos relacionados à discretização temporal, estabilidade numérica, granularidade temporal, sincronização, latência computacional e previsibilidade de execução em diferentes plataformas computacionais, incluindo microcontroladores, DSPs, arquiteturas CPU-FPGA e dispositivos reconfiguráveis baseados em FPGA. Do ponto de vista metodológico, a pesquisa envolverá levantamento bibliográfico, análise matemática, implementação computacional e estudos comparativos entre diferentes arquiteturas de modelagem e execução temporal. As implementações computacionais serão realizadas prioritariamente utilizando plataformas abertas de programação científica, buscando favorecer modularidade, reutilização de estruturas matemáticas e flexibilidade computacional. Como contribuição científica, espera-se que o projeto favoreça a sistematização do conhecimento relacionado à modelagem dinâmica de máquinas elétricas trifásicas e à simulação determinística em tempo real, contribuindo para futuras aplicações em eletrônica de potência, acionamentos elétricos, sistemas embarcados inteligentes, hardware-in-the-loop, monitoramento inteligente, sistemas ciberfísicos e gêmeos digitais aplicados a sistemas eletromecânicos. Adicionalmente, o presente projeto encontra-se alinhado ao projeto de pesquisa aprovado na Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – Chamada CNPq nº 23/2025 – Bolsas de Produtividade em Pesquisa, cuja renovação resultou na progressão do proponente da categoria PQ-1C para a categoria PQ-1B. Destaca-se ainda que os períodos de execução previstos para o projeto de produtividade e para o ciclo PIBIC/PIBIT 2026–2027 apresentam elevada compatibilidade temporal, favorecendo integração científica, compartilhamento metodológico, formação de recursos humanos e consolidação das linhas de pesquisa associadas à modelagem dinâmica, sistemas embarcados, simulação em tempo real e gêmeos digitais aplicados à conversão eletromecânica de energia.