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[en] ALGORITHMS FOR PERFORMING THE COMPUTATION OF GOMORY HU CUT-TREES / [pt] ALGORITMOS PARA ACELERAR A COMPUTAÇÃO DE ÁRVORES DE CORTE DE GOMORY E HUJOAO PAULO DE FREITAS ARAUJO 19 August 2011 (has links)
[pt] O problema do fluxo máximo multiterminal é uma extensão do conhecido
problema de fluxo máximo entre um nó origem e um nó destino de uma rede. Este
problema surge no contexto de fluxos em redes, tema que possui diversas
aplicações, especialmente nos campos de transporte, telecomunicações e energia.
No caso multiterminal, o fluxo máximo é calculado entre todos os pares de nós da
rede. No referente a uma rede simétrica, este problema pode ser resolvido,
obviamente, pela execução do algoritmo de fluxo máximo n(n − 1) 2 vezes, onde
n é o número de nós da rede. Os tradicionais métodos encontrados na literatura o
conseguem com apenas n − 1. O presente trabalho busca elaborar um algoritmo
capaz de resolver o problema multiterminal com uma complexidade menor do que
os métodos da literatura. A recente teoria da análise de sensibilidade, em que se
estuda a influência da variação de capacidade de uma aresta nos fluxos máximos
multiterminais, é utilizada para a construção do algoritmo. Técnicas dos
tradicionais métodos, como a de contração de nós, também compõem o método.
Ao final, o algoritmo é testado computacionalmente com todas as suas variações e
heurísticas adicionadas. Para um determinado caso, o algoritmo se mostrou com
eficiência semelhante a dos métodos tradicionais. Novas variações e heurísticas
são listadas para futuras pesquisas. / [en] The multi-terminal maximum flow problem is an extension of the well
known single source-single terminal maximum flow problem. These problems
arise in the context of network flows, theme which has various applications,
especially in the fields of transport, telecommunications and energy. In the multiterminal
case, the maximum flow is calculated between all pairs of nodes. Clearly,
this problem can be solved, in a symmetric network, by computing the maximum
flow algorithm n(n − 1) 2 times, where n is the number of nodes of the network,
but the traditional methods found in the literature can do it with only n − 1
computations. This paper seeks to elaborate an algorithm able to solve the multiterminal
problem with a complexity lower than the methods of the literature. The
recent theory of sensitivity analysis, which studies the influence of an edge
capacity variation on multi-terminals maximum flows, is employed on the
construction of the algorithm. Techniques of the traditional methods, such as the
contraction of nodes, are also part of the method. Finally, the algorithm is
computationally tested with all its variations and added heuristics. For a given
case, the algorithm showed an efficiency very close to the ones of traditional
methods. New variations and heuristics are listed for future research.
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[en] EXTENDING THE TOOL SAFE FOR JBOSS AOP / [pt] ESTENDENDO A FERRAMENTA SAFE PARA JBOSS AOPMARCIO DAVID DE MAGALHAES SANTOS 17 February 2011 (has links)
[pt] O paradigma de orientação a aspectos é utilizado em vários frameworks e
aplicações com o objetivo de melhorar a modularidade e a separação de interesses.
Contudo, a combinação do paradigma de orientação a aspectos com mecanismos
de captura de exceção pode elevar o número de cenários sujeitos a falhas. Pois, os
elementos que compõem os aspectos podem levantar exceções, as quais a
aplicação não foi projetada para tratá-las. Nesta dissertação é apresentado (i) um
estudo empírico mostrando como a programação orientada a aspectos afeta o
tratamento de exceção de uma aplicação que utiliza o JBoss AOP como
implementação do paradigma de orientação a aspectos; e (ii) uma ferramenta que
deu suporte ao estudo. O estudo mostra que ocorrem falhas no tratamento de
exceção principalmente porque as exceções são capturadas por subsunção. / [en] Aspect Oriented Paradigm (AOP) is used in many frameworks and
applications in order to improve the modularity and separation of concerns.
However, the combination of AOP and exception handling mechanisms may
increase the number of error-prone scenarios. AOP may raise exceptions which
the application was not designed to handle it. This dissertation presents (i) an
empirical study showing how the AOP affects exception handling in an
application that uses JBoss AOP to implement AOP, and (ii) a support tool for the
study. The study shows that error-prone scenarios occur mainly because exception
handling exceptions are caught by subsumption.
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[en] OPERATIONAL RISK MEASUREMENT AND ASSESSMENT: A CASE STUDY OF HEDGE OPERATION IN PETROLEUM INDUSTRY / [pt] AVALIAÇÃO E MENSURAÇÃO DE RISCOS OPERACIONAIS: UM ESTUDO DE CASO EM OPERAÇÕES DE HEDGE NA INDÚSTRIA DO PETROLEOCAMILA CRISPIM BASTOS 18 March 2011 (has links)
[pt] Até meados dos anos 90 medidas para mensurar os riscos de mercado e
crédito foram as maiores fontes de pesquisas acadêmicas em finanças,
impulsionadas principalmente pela indústria financeira. Foi então que alguns
eventos envolvendo fraudes e erros humanos causaram perdas catastróficas,
inclusive a bancarrota de grandes instituições pelo mundo. Em decorrência destes
eventos, surge um imenso e ainda pouco explorado campo de pesquisa para outro
tipo de risco, o risco operacional. Entende-se que o Risco Operacional está
associado à possíveis perdas como resultado de sistemas e/ou controles
inadequados, falhas de gerenciamento e erros humanos. Em função de suas
características, o risco operacional está presente em qualquer indústria, porém a
maior parte de pesquisas acadêmicas e metodologias no âmbito prático estão
voltadas para instituições financeiras. Após uma vasta pesquisa, não encontramos
nenhuma referência bibliográfica semelhante à desenvolvida pelo setor bancário
que pudesse elucidar o nível de maturidade de gestão de riscos operacionais em
outros setores. Não encontramos sequer uma definição e classificação difundida
dos riscos operacionais para demais indústrias. Desta forma, este trabalho explora
os frameworks e metodologias desenvolvidas pela indústria financeira para
avaliação e mensuração de riscos operacionais com objetivo de estender estes
métodos para outras indústrias. Adicionalmente, aplicam-se os conceitos e
metodologias levantados através de um estudo de caso em uma empresa no ramo
de óleo e gás. / [en] Before 1990, market and credit risk measures were the major sources of
academic research in finance field, motivated by finance industry. However as a
consequence of recent financial scandals in the banking industry, involving fraud
and human errors, which caused catastrophic losses and even bankruptcy of many
institutions around the world, a new and unexplored kind of risk has started to be
studied which is called the operational risk. It is defined as the risk of loss
resulting from inadequate or failed internal processes, people and systems or from
external events. Due to its risk characteristics, it is present in all kind of industry
but most academic researches and methodologies are developed for financial
institutions. After an extensive search, we didn’t find bibliographic references
similar to those in banking sector which could elucidate the operational risk
management level of maturity for other sectors. We could not even find a
commom definition and classification of operational risks for other industries.
Thus, this work intends to explore frameworks and methodologies, developed by
financial industry for evaluation and measurement of operational risk, to see how
this method can be extended for other industries. Additionally, we applied these
concepts and methodologies for a sector of an oil and gas company.
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[en] DOES NUMERICAL PORTABILITY INDUCE COMPETITION? / [pt] PORTABILIDADE NUMÉRICA INDUZ COMPETIÇÃO?06 December 2021 (has links)
[pt] Custos de troca existentes em certas indústrias são capazes de fornecer
poder de mercado para as firmas que os detêm. O que se espera é que estes custos
diminuam a concorrência entre as firmas uma vez que consumidores estarão mais
inelásticos a variações de preço. No entanto, o que se nota neste trabalho é que
dependendo da maturidade do mercado, firmas podem estar concorrendo por
market share mais agressivamente para posteriormente aproveitar o custo de troca
e o respectivo poder de mercado gerado por este custo. O que se observa no
modelo é que se o custo de troca for diminuído em um momento de concorrência
para obtenção de market share, preços podem aumentar. Este estudo analisa
empiricamente a ocorrência da lei da portabilidade numérica no mercado de
telefonia focando os efeitos na concorrência. / [en] Existing switching costs in certain industries are capable of providing
market power to the holding firms. It s expected that these switching costs reduce
the competition between the firms, as the consumers would likely to be more
inelastic to the price variations. However, what s noticed in this paper is that
depending of the market maturity; firms could be greedily competing for the
market share to posteriorly take advantage of the switching cost. What s noticed is
that if the switching cost is reduced in a competition moment of obtaining the
marked share, prices would raise. This paper focuses the empirical study of the
occurrence of the number portability in the phone market.
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[pt] AVALIAÇÃO DINÂMICA DE ILHAMENTO DE SUBSISTEMAS ELÉTRICOS COM GERAÇÃO DISPERSA INTERLIGADOS À REDE DE TRANSMISSÃO / [en] DYNAMIC ASSESSMENT OF POWER SUBSYSTEMS ISLANDING WITH DISPERSED GENERATION INTERCONNECTED TO THE TRANSMISSION NETWORK17 July 2017 (has links)
[pt] A topologia do sistema elétrico de potência vem se modificando devido à inserção da chamada Geração Distribuída ou Geração Dispersa, permitindo o atendimento da demanda crescente e, muitas vezes, mais próxima aos centros de consumo. Este tipo de geração tem sido explorado especialmente a partir de fontes renováveis não convencionais, como a eólica e a solar. Esta nova configuração do sistema traz questões de operação, controle e proteção. As ferramentas computacionais atualmente aplicadas nas análises dinâmicas terão que ser revistas de forma a incluir modelos que contemplem o comportamento estático e dinâmico dos novos elementos e seu impacto na rede interligada. Esta dissertação estuda, através de simulação dinâmica, o impacto da geração eólica, no comportamento dos esquemas de detecção de ilhamento diante de contingências que geram condições adversas na sub-rede ilhada com a geração dispersa. Para tanto, os geradores são modelados, considerando seus respectivos controles, de forma a aumentar a acurácia nas simulações dinâmicas dos sistemas com geração dispersa em situações de ilhamento, tendo em conta a seletividade e coordenação dos dispositivos de proteção. Finalmente, o trabalho propõe novas técnicas de implantação dos esquemas de detecção para este novo cenário nos sistemas elétricos. / [en] The typical electric power system topology has been changing as the so-called Distributed or Dispersed Generation, often located closer to the load centers, has been inserted into the power grid in order to meet the power demand growth. Some renewable sources, such as wind power and photovoltaic panels, are the most representative types of Dispersed Generation in this scenario. However, this new system configuration brings up operation, control and protection issues. The computer tools currently applied in dynamic studies will have to be revised in order to include models that represent correctly the steady state and the dynamic behavior of these new elements and their impact on the interconnected power system. This dissertation assesses, through dynamic simulation, the impact of dispersed generation, including wind power, on the islanding detection scheme behavior for events that generate adverse conditions on an islanded sub-grid with dispersed generation. The generators are modeled with their controllers in order to improve the dynamic simulation accuracy of the system in islanding situations taking into account the protection devices selectivity and coordination. Additionally, the work proposes a set of new techniques for the implementation of detection schemes applied in this new power system scenario.
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[pt] AVALIAÇÃO DOS EFEITOS DA REPRESENTAÇÃO DA INÉRCIA SINTÉTICA NOS AEROGERADORES DO TIPO INDUÇÃO DUPLAMENTE ALIMENTADO NO CONTROLE DE FREQUÊNCIA / [en] EVALUATION OF THE EFFECTS OF THE REPRESENTATION OF THE SYNTHETIC INERTIA IN THE DOUBLY-FED INDUCTION GENERATORS WIND TURBINE IN THE CONTROL OF FREQUENCY06 February 2018 (has links)
[pt] A constante busca pelo desenvolvimento sustentável, com o uso de fontes de energia limpa e renováveis, tem fomentado o crescimento da energia eólica no cenário mundial. Como resultado, a produção de energia elétrica por meio de aerogeradores atingiu um estágio de maturidade que a coloca como participante da matriz energética em vários países onde esse recurso natural é disponível, com projeção para vir a ter participação expressiva na matriz energética mundial nas próximas décadas. A integração de grandes usinas/parques de energia eólica ao sistema elétrico tem despertado preocupações em relação a seus impactos sobre questões de controle/estabilidade de frequência, visto que os parques eólicos com gerador de indução com dupla alimentação (DFIG) e turbinas com conversor de potência não contribuem para a inércia do sistema. Como resultado disso, a substituição de unidades geradoras convencionais por fazendas eólicas resulta na redução do momento total de inércia, acarretando uma deterioração da qualidade da frequência frente a grandes distúrbios no SIN. A indústria de energia eólica desenvolveu um controlador para permitir a resposta inercial em geradores de turbinas eólicas, chamada de Inércia Sintética. Logo, o objetivo principal deste trabalho é descobrir o impacto da integração da energia eólica na estabilidade/manutenção da frequência do sistema e avaliar os efeitos da emulação de inércia em turbinas eólicas com base em conversores de potência e seu impacto no momento de inércia total do sistema após a ocorrência de distúrbios de frequência. / [en] The constant pursuit of sustainable development through the use of clean and renewable energy sources has fostered the growth of wind energy on the world stage. As a result, the production of electric energy through wind turbines reached a maturity stage that places it as a participant in the energy matrix in several countries where this natural resource is available, with a projection to have a significant participation in the world energy matrix in the coming decades. The integration of large wind power plants and wind farms into the electricity system has raised concerns about their impacts on frequency control and stability issues, as wind farms with doubly-fed induction generator (DFIG) engines and turbines with power converters do not contribute to system Inertia. As a result, the replacement of conventional generating units by wind farms results in the reduction of the total moment of inertia, causing a deterioration of the quality of the frequency in front of major disturbances in the SIN. The wind power industry has developed a controller to allow inertial response in wind turbine generators, called Synthetic Inertia. Therefore, the main objective of this work is to discover the impact of integrating wind energy into the stability / maintenance of the frequency of the system and to evaluate the effects of the inertia emulation in wind turbines based on power converters and their impact at the moment of total inertia of the System after the occurrence of frequency disturbances.
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[pt] ANÁLISE DE EFICIÊNCIA E CONTROLE DE UM SISTEMA INTEGRADO RODA-MOTOR ELÉTRICO / [en] EFFICIENCY ANALYSIS AND CONTROL OF AN INTEGRATED IN-WHEEL ELECTRIC MOTORDANIEL ZACARIAS FREITAS 12 May 2016 (has links)
[pt] Esta dissertação apresenta o estudo para o desenvolvimento de um
powertrain elétrico com motorização independente na massa não suspensa do
veículo, acoplado diretamente nas rodas In Wheel ou Hub-Motor . O
desenvolvimento do sistema proposto visa à maximização da eficiência dos
veículos elétricos pela minimização das perdas relacionadas a sistemas mecânicos,
como na transmissão convencional utilizada em veículos com motorização única.
Outro fator motivador para o desenvolvimento do powertrain com motorização
independente é a aplicação de controles independentes para cada roda,
possibilitando desenvolver e aplicar uma gama de controles no veículo, os quais
com a motorização única não são possíveis ou possuem desempenho não
satisfatório. O trabalho apresenta uma visão geral sobre os veículos elétricos, o
estudo do comportamento dinâmico vertical com o aumento da massa não
suspensa do veículo, desenvolvimento de um controle de velocidade para o
powertrain proposto, desenvolvimento de um controle de frenagem ABS elétrico,
simulação do sistema em ciclos de direção com o cálculo da eficiência energética
do powertrain, e um experimento em um dinamômetro de bancada para validação
da eficiência energética dos ciclos simulados. / [en] This paper presents a study for the development of an electric powertrain
with independent engines in the vehicle mass not suspended, directly coupled to
the wheels In Wheel or Hub-Motor . The development of the proposed system
aims at maximizing the efficiency of electric vehicles by minimizing losses
related to mechanical systems, as in conventional transmission used in vehicles
with single engine. Another motivating factor for the development of powertrain
with independent engines is the application of independent controls for each
wheel, allowing for the development and application of a range of controls in the
vehicle, which would not be possible or would have unsatisfactory performance if
a single engine was used. This work presents an overview of electric vehicles, the
study of the dynamic vertical behavior with increasing mass of the suspended
vehicle, development of a speed control for the proposed powertrain, development
of an electric ABS braking control, system simulation toward cycles to calculate
the energy efficiency of the powertrain, and an experiment on a bench
dynamometer to validate the energy efficiency of simulated cycles.
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[en] SIMULATION OF INJECTION PROCESS FOR VISCOELASTIC POLYMER SOLUTION IN A RESERVOIR SCALE / [pt] SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE INJEÇÃO DE SOLUÇÕES POLIMÉRICAS VISCOELÁSTICAS NA ESCALA DE RESERVATÓRIOJULIA FROTA RENHA 25 July 2016 (has links)
[pt] Com o objetivo de aumentar a capacidade dos poços petrolíferos, métodos convencionais de recuperação são utilizados, os quais consistem na injeção de água ou gás para a manutenção da pressão do reservatório. A produção do óleo ocorre através do deslocamento do mesmo no espaço poroso, onde a água, fluido deslocante, é injetada para ocupar gradualmente o espaço do óleo, fluido deslocado. Devido aos efeitos capilares e às heterogeneidades do meio poroso, uma parcela de óleo residual acaba ficando retida no reservatório, apresentando baixo fator de recuperação de óleo devido a elevada viscosidade do óleo em relação à viscosidade do fluido injetado e altas tensões interfaciais entre os fluidos. A adição de polímeros à água garante um aumento na sua viscosidade, melhorando a razão de mobilidade água/óleo no meio poroso. Uniformizando a frente de avanço e melhorando a eficiência de varrido devido à melhora no deslocamento do óleo. O presente trabalho analisa o comportamento viscoelástico do polímero, isolando o efeito viscoso e elástico em função das taxas de cisalhamento e extensão, implementado em um modelo de simulação de injeção de polímeros na escala de reservatórios. O efeito das propriedades reológicas da solução polimérica mostram nos resultados de produção uma frente de avanço mais estável e consequentemente uma melhora na taxa de recuperação de óleo quando avaliou-se o comportamento puramente cisalhante. Entretanto uma melhora na taxa de recuperação e na estabilidade da frente de avanço para o comportamento puramente extensional só pode ser observado quando o número de capilaridade foi aumentado consideravelmente. / [en] Aiming to increase the capacity of oil fields, conventional recovery methods are used. These methods consist in the injection of water or gas to maintain the reservoir pressure. The oil production typically takes place by displacing this oil in the porous media, where the displacing fluid (water) is injected to gradually occupy the space of the displaced fluid (oil). Since due to capillary effects and the heterogeneity of the porous media, a residual oil portion ends up trapped in the reservoir. These methods lead to low values of oil recovery factor, which occurs mainly by two factors: high viscosity of the reservoir s oil in relation to the viscosity of the injected fluid and high interfacial tension between the fluids. The addition of polymers to the water ensures an increase in the viscosity of the injected fluid, improving mobility ratio between water and oil in the porous media. Thus, standardizing forward swept and improving the swept efficiency due to improved oil displacement, which reduces the formation of preferential paths in the reservoir, usually called fingers. This paper analyzes the viscoelastic behavior of the polymer, by isolating the viscous and elastic effect in function of its extension and shear rates, implemented in a polymer injection simulation model in a reservoir scale. The effect of the rheological properties of the polymer solution show in the production results a more stable injection front and consequently an oil recovery rate improvement when evaluated as a purely shear behavior. However an improvement in the recovery rate and stability of the injection front for pure extensional behavior can only be observed when the capillary number is increased considerably.
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[es] IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS DE EXTRUCTURAS MECÁNICAS Y APLICACIONES / [en] IDENTIFICATION OF MECHANICAL SYSTEMS WITH APPLICATIONS / [pt] IDENTIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE ESTRUTURAS MECÂNICAS E APLICAÇÕESJAMES WILSON ALIAGA SALAZAR 30 August 2001 (has links)
[pt] Os objetivos deste trabalho são três: O primeiro é fazer
uma revisão sucinta da teoria de sistemas lineares e de
estimação de parâmetros que é usada nos problemas de
estruturas mecânicas; o segundo consiste no estudo do
algoritmo ERA (Eigensystem Realization Algorithm) que
fornece uma realização mínima, usando os sinais de entrada
(forças, momentos, impulsos) e saída (acelerações); e o
terceiro objetivo é desenvolver algumas aplicações tanto
numéricas quanto experimentais. Assim, é realizado um
estudo dos sistemas dinâmicos determinísticos e
estocásticos para fornecer alguns conhecimentos básicos. Da
mesma forma, são apresentados características e
propriedades dos estimadores Bayesianos,de máxima
verossimilhança e de quadrados mínimos. Com esta base, o
algoritmo ERA e o algoritmo alternativo chamado ERA/OKID
(Observer Kalman Filter Identication) são descritos. Como o
uso de um observador faz com que o problema tenha uma
estrutura estatística, o que permite ao estimador trabalhar
com ruído, foi estudado o comportamento de ERA e ERA/OKID
aplicados numa treliça bidimensional afetada por diferentes
níveis de ruído. A última parte deste trabalho corresponde
as aplicações, que estão divididas em parte experimental e
parte numérica: Na parte experimental, foram gerados dois
conjuntos de dados a partir de dois experimentos. Em cada
um deles, uma treliça tridimensional foi excitada por uma
força randômica e foram medidas as acelerações em dois
pontos da estrutura. Com um dos conjuntos de dados,
identificou-se um modelo de espaço de estado de ordem
mínima, usando ERA e ERA/OKID. Compararam-se os sinais de
saída gerados pelo modelo identificado e pela estrutura
real para cada um dos sinais de entrada. A idéia é obter um
modelo de espaço de estado de ordem mínima sem ter que
fazer uma modelagem matemática previa.
Na parte numérica é feita uma aplicação do algoritmo
RSS (Remote Sensor System) usando um sistema de massas,
molas e amortecedores. Este algoritmo, proposto em [42] é
famoso porque foi usado para identificar se ocorria algum
dano na estação espacial MIR depois de cada processo de
acoplamento. No processo de identicação do algoritmo RSS,
foram usados ERA e ERA/OKID. / [en] The aims of this work are three: First, to make a brief
review of linear system and estimation theory used in
mechanical structure problems. Second, to study an algorithm
called ERA (Eigensystem Realization Algorithm) that
provides a minimal realization using the input (forces,
moments, impulses) and output signals (accelerations).
Third, to develop some numerical and experimental
applications. To achieve these goals, a study of
deterministic and stochastic linear systems is performed in
order to provide some basic insights. In the same way,
characteristics and properties of the Bayesian, maximum
likelihood and least square estimators are presented. With
this background, the original ERA and an alternative
algorithm called ERA/OKID (Observer Kalman Filter
Identification) are described. Since the use of an observer
gives a system a statistical framework that allows the
estimators to deal with noise, the behavior of ERA and
ERA/OKID when applied to a bidimensional truss a®ected by
di®erent levels of noise is studied . The last part of this
work is concerned with the applications. That consist of an
experimental and a numerical part: In the first part, two
sets of data are generated by performing two experiments.
In each one, a tridimensional truss was excited by a
randomic force and the accelerations of two points of the
structure were measured. With one set of data, it is
found a state space model of minimal order using ERA and
ERA/OKID. Comparisons are made between the output signals
generated by the identified model and the real truss for
each input signal. The goal is to achieve a state space
model of minimal order without performing any mathematical
model process. In the second part, it is performed an
application of the RSS (Remote Sensor System) algorithm
using a damped mass-spring system. This algorithm, proposed
in [42] is famous because it was used to identify whether
the MIR space station was damaged after a docking process.
In the identification stage of the RSS algorithm, ERA and
ERA/OKID is used. / [es] Los objetivos de este trabajo son tres: El primero es hacer
una revisión sucinta de la teoría de sistemas lineales y de
estimación de parámetros que se utiliza en los problemas de
extructuras mecánicas; el segundo consiste en el estudio
del algoritmo ERA (Eigensysten Realization Algorithm) que
obtiene una realización mínima, usando señales de entrada
(fuerzas, momentos, impulsos) y salida (aceleraciones); y
el tercer objetivo es dearrollar algunas aplicaciones tanto
numéricas como experimentales.
Se realiza un estudio de los sistemas dinámicos
determinísticos y estocásticos para discutir algunos
conocimentos básicos. De la misma forma, son presentados
características y propriedades de los estimadores
Bayesianos,de máxima verosimilitud y de mínimos cuadrados.
Con esta base, se describen los algoritmos ERA y el
algoritmo alternativo llamado ERA/OKID (Observer Kalman
Filter Identication). Como el uso de un observador hace con
que el problema tenga una extructura estadística, que
permite al estimador trabajar con ruido, se estudio el
comportamento de ERA y ERA/OKID aplicados en una celosía
bidimensional afectada por diferentes nívelesde ruido. La
última parte de este trabajo corresponde a las
aplicaciones, que están divididas en parte experimental y
parte numérica: En la parte experimental, fueron generados
dos conjuntos de datos a partir de dos experimentos. En
cada un deles, se aplicó una fuerza randómica a una celosía
tridimensional y posteriormente se midieron las
aceleraciones en dos puntos de la extructura. Con uno de
los conjuntos de datos, se identificó un modelo de espacio
de estado de orden mínima, usando ERA y ERA/OKID. Se
compararon los señales de salida generados por el modelo
identificado y por la extructura real para cada uno de los
señales de entrada. La idea es obtener un modelo de espacio
de estado de orden mínima sin tener que hacer una modelaje
matemática previa. En la parte numérica se aplica el
algoritmo RS (Remote Sensor System) usando un sistema de
masas, molas y amortecedores. Este algoritmo, proposto en
[42] es famoso porque fue utilizado para identificar si
ocurría algun daño en la estación espacial MIR después de
cada proceso de acoplamiento. En el proceso de identicación
del algoritmo RS, fueron usados ERA y ERA/OKID.
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[pt] ANÁLISE DE SENSIBILIDADE E OTIMIZAÇÃO DE FORMA DE ESTRUTURAS GEOMETRICAMENTE NÃO-LINEARES / [es] ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD Y OPTIMIZACIÓN DE FORMA DE EXTRUCTURAS GEOMÉTRICAMENTE NO-LINEALES / [en] SENSITIVITY ANALYSIS AND SHAPE OPTIMIZATION OF GEOMETRICALLY NON-LINEAR STRUCTURESEVANDRO PARENTE JUNIOR 05 October 2001 (has links)
[pt] Este trabalho propõe uma metodologia para a otimização de
forma de estruturas geometricamente não-lineares. O
objetivo desta metodologia é evitar os problemas de
instabilidade apresentados por estruturas otimizadas de
acordo
com a formulação clássica. Ela foi implementada para
problemas bidimensionais e os resultados obtidos na
otimização de diferentes estruturas demonstraram o seu
sucesso.
Utilizando-se conceitos de modelagem geométrica, a forma
da
estrutura é defini-da através das curvas de seu contorno.
Assim, a representação paramétrica de curvas e a
definição destas em função de um conjunto de pontos de
interpolação (pontos-chave) são discutidas
detalhadamente.
A ênfase é dada à interpolação através de B-splines,devido
a sua grande flexibilidade. O problema de otimização é
definido com base no modelo geométrico e as variáveis de
projeto são as coordenadas dos pontos-chave. A simetria
da
estrutura é garantida através da ligação de variáveis.
A estrutura é analisada através de elementos
isoparametricos planos. Assim, antes de realizar a
análise,
é necessário discretizar a estrutura em um conjunto de
elementos finitos.
Para realizar esta tarefa foram implementados diferentes
algoritmos de geração de malhas, tanto estruturadas
quanto
não-estruturadas. O método de Newton-Raphson é utilizado
pa-
ra determinar a configuração de equilíbrio e
diferentes
métodos podem ser aplicados para determinar os pontos
críticos. Devido aos problemas de convergência
apresentados
pelos métodos diretos para a determinação dos pontos
crticos, um método semi-direto foi desenvolvido
neste trabalho. Os resultados obtidos na análise de
diferentes exemplos mostraram a adequação dos elementos
finitos e dos métodos numéricos implementados.
Os algoritmos de programação matemática utilizados neste
trabalho precisam dos gradientes da função objetivo e das
restrições, que são calculadas com base nos gradientes
das respostas da estrutura. Partindo-se de equações
gerais
válidas para quaisquer elementos,foram desenvolvidas
expressões analíticas que permitem o cálculo exato das
sensibilidades de elementos finitos isoparamétricos
formulados através do procedimento Lagrangiano Total.
O desenvolvimento e a implementação de expressões
semelhantes para elementos mais complexos é uma tarefa
bastante árdua. Por outro lado, o método das diferenças
fi-
nitas é simples e genérico, mas muito caro
computacionalmente. O método semi-analítico mantémm as
vantagens da utilização de diferenças finitas e possui um
custo computacional baixo, porém pode apresentar sérios
problemas de preciso. Devido a estes motivos, foi
desenvolvido neste trabalho um procedimento para melhorar
a
qualidade das sensibilidades semi-analíticas de
estruturas
geometricamente não-lineares. O procedimento é baseado na
diferenciação exata dos movimentos de corpo rígido do
elemento utilizado. Os resultados numéricos obtidos
demonstraram a sua eficácia. / [en] This work presents a methodology for shape optimization of
geometrically nonlinear structures. The main purpose is to
avoid the stability problems generated by optimization
based on linear behavior. The methodology was implemented
for two-dimensional problems, and several structures were
successfully optimized. Using geometrical modeling
concepts, the shape of the structure is defined by its
boundary curves. Therefore, parametric representation and
curve definition by a set of key points are discussed in
detail. Due to its flexibility in shape definition,
particular attention is given to interpolation using B-
splines. The optimization problem is defined based on the
geometrical model and the design variables are the
positions of key points. Design variable linking can be
applied to enforce symmetry.The structure it is analyzed
using plane isoparametric elements. Thus, is necessary
to perform the discretization of the structure in a set of
finite elements. Different algorithms were implemented to
generate structured or unstructured finite element meshes.
The standard Newton-Raphson method is applied to find the
equilibrium configuration, and different methods can be
used to evaluate critical points. Due to the convergence
problems presented by direct methods, a new semi-direct
method was developed. The numerical results show the
suitability of the finite elements and numerical methods
implemented in the present work.The mathematical
programming algorithms used in this work require the
evaluation of design sensitivities in order to compute the
search direction of the optimization process.Using basic
sensitivity equations, which are independent from the
particular element, analytical expressions were developed
for the sensitivity computation of isoparametric elements
formulated according to the Total Lagrangian approach.
Applying the analytical method for more complex elements is
very cumbersome and error prone. On the other hand, the
finite difference method is simple and generic, but its
computational cost is prohibitive. The semi-analytical
method preserves the advantages of the use of finite
differences and has a low computational cost, but presents
severe accuracy problems. Hence, a method based on the
exact differentiation of the rigid body motions was
developed in this work to improve the accuracy of the semi-
analytical sensitivities of geometrically nonlinear
structures. The numerical examples show that this method
eliminates the abnormal errors presented by the semi-
analytical sensitivities. / [es] Este trabajo propone una metodología para la optimización
de forma de extructuras geométricamente no lineares. EL
objetivo de esta metodología es evitar los problemas de
inestabilidad que presentan las extructuras optimizadas de
acuerdo con la formulación clásica. Ella fue implementada
para problemas bidimensionales y los resultados obtenidos
en la optimización de diferentes extructuras demuestran su
éxito. Utilizando conceptos de modelaje geométrica, la
forma de la extructura se define a través de las curvas de
contorno. Así, la representación paramétrica de curvas y su
definición en función de un conjunto de puntos de
interpolación (puntos clave) son discutidas detalladamente.
Se le da especial a la interpolación a través de B
splines,debido a su gran flexibilidad. El problema de
optimización se define con base en el modelo geométrico y
las variables de proyecto son las coordenadas de los puntos
clave. La simetría de la extructura se garante a través de
la llamada de variables. La extructura se analiza a través
de elementos isoparamétricos planos. Antes de realizar el
análisis, es necesario discretizar la extructura en un
conjunto de elementos finitos. Para realizar esta tarea
fueron implementados diferentes algoritmos de generación de
mallas, tanto extructuradas como no extructuradas. EL
método de Newton Raphson es utilizado para determinar la
configuración de equilibrio y pueden ser aplicados
diferentes métodos para determinar los puntos críticos.
Debido a los problemas de convergencia presentados por los
métodos directos para la determinación de los puntos
crticos, se desarrolló un método semidirecto. Los
resultados obtenidos en el análisis de diferentes ejemplos
muestran la adque los elementos finitos los métodos
numéricos implementados son adequados Los algoritmos de
programación matemática utilizados en este trabajo
necesitan los gradientes de la función objetivo y de las
restricciones, que son calculadas con base en los
gradientes de las respuestas de la extructura. Partiendo de
las ecuaciones generales válidas para cualesquiera
elementos, fueron desarrolladas expresiones analíticas que
permiten el cálculo exacto de las sensibilidades de
elementos finitos isoparamétricos formulados a través del
procedimiento Lagrangiano Total. EL desarrollo y la
implementación de expresiones semejantes para elementos más
complexos es una tarea bastante árdua. Por otro lado, el
método de las diferencias finitas es simple y genérico,
pero muy caro computacionalmente. EL método semianalítico
mantiene las ventajas de la utilización de diferencias
finitas y posee un costo computacional bajo, pero puede
presentar serios problemas de precisión. Es por ello que se
desarrolló en este trabajo un procedimiento para mejorar la
calidad de las sensibilidades semianalíticas de extructuras
geométricamente no lineares. EL procedimiento tiene como
base la diferenciación exacta de los movimentos de cuerpo
rígido del elemento utilizado. Los resultados numéricos
obtenidos demuestran su eficacia.
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