241 |
[pt] IDENTIFICAÇÃO NÃO LINEAR CAIXA-PRETA DE SISTEMAS PIEZOELÉTRICOS / [en] NONLINEAR BLACK-BOX IDENTIFICATION OF PIEZOELECTRIC SYSTEMSMATHEUS PATRICK SOARES BARBOSA 10 September 2021 (has links)
[pt] Atuadores baseados em materiais piezelétricos apresentam características
ideais para aplicações como transmissão acústica e micromanipulação. No
entanto, não-linearidades inerentes a estes atuadores, como histerese e fluência,
aumentam o desafio de controla-los. Além disso, a crescente necessidade de
atuadores mais precisos e rápidos aliada a frequentes mudanças nas condições
ambientais e operacionais agravam ainda mais o problema. Modelagens analíticas
são específicas ao sistema ao qual foram feitas, o que significa que elas
não são facilmente escalonáveis e eficientes para todos os tipos de sistemas.
Adicionalmente, com o aumento da complexidade, os fenômenos que regem
a física do sistema não são totalmente conhecidos, tornando difícil o desenvolvimento
destes modelos. Este trabalho investiga esses desafios do ponto de
vista da metodologia de identificação de sistemas e modelos baseados em dados
para atuadores piezelétricos. A abordagem de modelagem caixa preta foi
testada com dados experimentais adquiridos em um ambiente de laboratório
para os estudos de caso de micromanipulação e transmissão acústica. Sinais de
uso geral foram empregados como entrada de excitação do sistema de modo a
acelerar a aquisição e estimação dos parâmetros. Parte dos modelos desenvolvidos
foram validados com um conjunto de dados separado. Em ambos os casos
foi necessário pré-processamento para otimização da quantidade de dados. Os
modelos testados incluem a Média Móvel AutoRegressiva com entradas eXógenas
(ARMAX), AutoRegressiva Não Linear com entradas eXógenas (NARX)
com uma estrutura de rede neural artificial e Média Móvel AutoRegressiva Não
Linear com entradas eXógenas (NARMAX). Os resultados mostram uma boa
capacidade de prever as não-linearidades do micro manipulador e, portanto, a
histerese em diferentes frequências de entrada. O sistema de transmissão acústica
foi modelado com sucesso. Embora os resultados mostrem que ainda há
espaço para melhorias, eles fornecem informações importantes sobre possíveis
otimizações para o sistema uma vez que os modelos apresentados são uteis
para janelas de predição curtas. / [en] Actuators based on piezoelectric materials have ideal characteristics for
applications such as acoustic transmission and micromanipulation. However,
the inherent nonlinearities of those actuators, such as hysteresis and creep,
greatly increase the challenge to control such devices. Furthermore, the increasing
need for more precise and faster actuators, allied with frequent changes in
the environmental and operational conditions, further worsens the problem.
Analytical models are application-specific, meaning that they are not easily
and efficiently scalable to all systems. Also, with increased complexity, the
understating of underlying phenomena is not fully documented, making it difficult
to develop such models. This work investigates those challenges from the
perspective of the system identification methodology and data-driven models
for piezoelectric actuators. The black-box approach is tested with experimental
data acquired in a laboratory setting for micromanipulator and acoustic transmission
case studies. In some datasets, general-purpose signals were employed
as the excitation input of the system to accelerate the data acquisition of the
whole system dynamic and estimation process. Additionally, some models were
validated on a separate dataset. In both cases, preprocessing was employed to
optimize the amount of data. The tested models include the AutoRegressive
Moving Average with eXogenous inputs (ARMAX), Nonlinear AutoRegressive
with eXogenous inputs (NARX) with an artificial neural network structure,
and Nonlinear AutoRegressive Moving Average with eXogenous inputs (NARMAX).
The results show a good ability to predict the nonlinearities of the
micromanipulator and, therefore, the hysteresis at different input frequencies.
The acoustic transmission system was successfully modeled. Although the results
show that there is still room for improvements, it provides insights into
possible optimizations for the setup as the models here devised are useful for
short prediction windows.
|
242 |
[pt] APLICAÇÃO DO MÉTODO DA RESISTÊNCIA DIRETA AO DIMENSIONAMENTO DE VIGAS CASTELADAS / [en] APPLICATION OF THE DIRECT STRENGTH METHOD TO THE DESIGN OF CASTELLATED BEAMSCHRISTOVAM DE MORAES WEIDLICH 04 January 2021 (has links)
[pt] Essa pesquisa possui como objetivo investigar os mecanismos de vigas casteladas quanto à sua estabilidade e interação entre modos de flambagem lateral com torção (FLT) e local do tê comprimido (FT). São verificadas as capacidades resistentes de vigas casteladas e, subsequentemente, uma abordagem baseada no Método da Resistência Direta é proposta. As normatizações e guias de dimensionamento atuais tratam dos modos de falha de maneira pouco clara ao considerar a possível interação entre eles, evidenciando a necessidade de estudos e de um método que considere tais efeitos. É realizado um amplo estudo constituído por um universo de 197 vigas casteladas do tipo Litzka biapoiadas sujeitas à flexão pura por meio de modelagem e simulação por análises de elementos finitos lineares e não lineares de material com imperfeições geométricas. Os modelos são validados e o momento último resistente é computado, bem como os momentos críticos dos modos de flambagem global e local. Por fim, são aplicados os conceitos do Método da Resistência Direta e, através de regressão, são propostas equações para previsão do momento nominal resistente levando em conta a interação entre modos de flambagem global e local. Os resultados são comparados com a atual normatização demonstrando melhores valores de previsão para todos os casos, principalmente os que são governados pelo modo local de falha e/ou pela interação dos modos de flambagem. É evidenciada certa discordância dos resultados propostos pelas normas e guias atuais em alguns casos quanto ao dimensionamento à flexão de vigas casteladas, podendo sub ou superestimar sua resistência. / [en] The objective of this research is to investigate the stability mechanisms of castellated beams and the interaction between lateral-torsional and compression tee local buckling modes. A verification of the strength capacity of castellated beams is carried out. Subsequently, an approach based on the Direct Strength Method is proposed for the design of these beams. The treatment of failure modes by current standards and design guides is unclear when considering possible interactions between buckling modes, thus there is a need for more studies and for the development of a design method that takes into account these effects. Firstly, a comprehensive study of 197 simply supported Litzka castellated beams under pure bending moment is carried out. The study involves finite element analyses considering both linear behavior and nonlinear behavior that, which included both material nonlinearity and geometric imperfection. The models are then validated. After computing the moments associated with critical local and global failure modes, and the ultimate moments, along with their respective modes, an approach based on the Direct Strength Method is performed. Equations that consider the interaction for nominal moments prediction are obtained through regression. The developed equation is then compared with current standards procedures. The results show that the proposed equation predicts better values for strength prediction in all cases, especially those in which local and/or interaction failure modes govern the behavior of the beam. The results also show that some of the procedures suggested in standards and guides for the design of castellated beams under flexure, either underestimate or overestimate the failure moment.
|
243 |
[pt] ESTUDO CINÉTICO DAS REAÇÕES DE CARBONIZAÇÃO HIDROTERMAL E PIRÓLISE LENTA DE RESÍDUOS DE BIOMASSAS / [en] KINETIC STUDY OF HYDROTHERMAL CARBONIZATION AND SLOW PYROLYSIS REACTIONS OF BIOMASS RESIDUESFLAVIA DE MIRANDA GONCALVES 17 June 2021 (has links)
[pt] Resíduos de biomassas são de grande interesse por serem matérias primas para a geração de energia renovável. Neste trabalho foram estudados os processos de conversão térmica de pirólise lenta e de carbonização hidrotermal, empregando os resíduos de bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de malte e casca de coco. A cinética e a termodinâmica das reações foram determinadas experimentalmente pelo cálculo
da energia de ativação, fator de frequência, energia livre de Gibbs, entalpia e entropia do complexo ativado. A pirólise foi avaliada empregando a termogravimetria em atmosfera inerte, para uma faixa de temperatura do ambiente até 1.000 graus Celsius e aplicando diferentes taxas de aquecimento. A carbonização hidrotermal procedeu em um reator tipo autoclave Parr modelo 452HC2, em
diferentes temperaturas e tempos de operação. Modelos cinéticos da pirólise para métodos Model-free, denominados Kissinger, Flynn- WallOzawa (FWO) e Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), e Model-fitting, intitulado Coats-Redfern, foram investigados. Para os modelos KAS, FWO e Coats-Redfern foram analisados 19 tipos de mecanismos reacionais e respectivos coeficientes de determinação (R2)
foram determinados. O bagaço de cana-de-açúcar se ajustou ao método de Kissinger (R2 de 0,9973) e ao Coats-Redfern, entretanto os métodos FWO e KAS não se adequam a este material. Os testes com bagaço de malte e casca de coco se ajustaram a todos os métodos aplicados, apresentando valores de R2 elevados (0,9 a 0,9999). O modelo para a cinética da carbonização hidrotermal foi aplicado, onde
as três biomassas apresentaram a ordem variando de 3 a 3,49, valor compatível com a literatura. Adicionalmente foram feitas caracterizações físico-químicas nos resíduos de biomassa e nos biocarvões produzidos na carbonização hidrotermal, incluindo análise elementar e imediata, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de infravermelho, densidade aparente, pH, condutividade e poder calorífico. / [en] Biomass residues are of great interest because they are raw materials for the
generation of renewable energy. In this work, the processes of thermal conversion
of slow pyrolysis and hydrothermal carbonization were studied using the residues of sugarcane bagasse, malt bagasse and green coconut shell. The kinetics and thermodynamics of the reactions were determined experimentally by calculating the activation energy, frequency factor, Gibbs free energy, enthalpy and entropy of the activated complex. Pyrolysis was evaluated using thermogravimetry in an inert atmosphere, from a room temperature up to 1,000 Celsius and applying different heating rates. Hydrothermal carbonization was carried out in a Parr autoclave type 452HC2 reactor, at different temperatures and times of operation. Kinetic models of pyrolysis for Model-free methods, called Kissinger, Flynn-WallOzawa (FWO) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), and Model-fitting, entitled Coats-Redfern, were investigated. For the KAS, FWO and Coats-Redfern models, 19 types of reaction mechanisms were analyzed and their determination coefficients (R2) were evaluated. Sugarcane bagasse was adjusted to the Kissinger method (R2 equal to 0.9973) and Coats-Redfern, however the FWO and KAS methods are not suitable for this material. The tests with malt bagasse and coconut fiber were adjusted to all applied methods, showing high R2 values (0.9 to 0.9999). The model for the kinetics of hydrothermal carbonization was applied, where the three biomasses presented the order varying from 3 to 3.49, a value compatible with the literature. In addition, physical-chemical characterizations were carried out for the biomass residues and biochar produced by hydrothermal carbonization, including elementary and immediate analysis, scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, apparent density, pH, conductivity and calorific value.
|
244 |
[en] FAILURE MODES AND STRENGTH PREDICTION OF LATERALLY BRACED LITZKA-TYPE STEEL CASTELLATED BEAMS / [pt] MODOS DE FALHA E PREVISÃO DA RESISTÊNCIA DE VIGAS CASTELADAS DE AÇO DO TIPO LITZKA TRAVADAS LATERALMENTEJOAO JOSE VENEL BRAGA 19 April 2022 (has links)
[pt] As vigas casteladas estão sujeitas aos modos de falha devido a plastificação
(plastificação do tê e mecanismo de Vierendeel) e flambagem (flambagem do
montante da alma e flambagem do tê). O tê é a parte da seção transversal na
localização da abertura e o montante da alma a região entre duas aberturas
adjacentes. Esses modos de falha são tratados no manual do AISC (Design Guide
31) de vigas casteladas como modos individuais. Nesse manual, os esforços locais
no tê são calculados através de uma analogia com a viga Vierendeel e a interação
entre os modos de falha nessa região são considerados a partir de uma equação de
interação. Embora estas verificações estejam coerentes, esse dimensionamento
pode ser demasiadamente conservador por não considerar outros fatores como, por
exemplo, a resistência pós-crítica. Todavia, estes fatores só podem ser considerados
a partir de análises não lineares incluindo a não linearidade do material, não
linearidade geométrica e imperfeição geométrica inicial. O presente trabalho tem
por objetivo investigar os modos de falha das vigas casteladas do tipo Litzka
travadas ao longo do comprimento, descartando assim, modos de falha por
flambagem lateral com torção, usando o método dos elementos finitos. Neste
trabalho, são avaliadas a influência da interação entre os elementos constituintes da
seção transversal (isto é, mesa e alma), a interação entre modos de falha individuais
e a reserva de resistência pós-crítica. Foi desenvolvida uma equação semi-analítica
relacionando os parâmetros não dimensionais da seção transversal e a razão
momento/cortante. Desse modo, foi possível classificar uma dada viga castelada,
com geometria e carregamento, quanto ao seu comportamento dominado pela
flexão (viga longa) ou pelo cisalhamento (viga curta). Em conjunto com uma
esbeltez não dimensional (dependendo da carga crítica e da carga de plastificação)
inspirada no Método da Resistência Direta. A partir destes parâmetros foi possível
definir um mapa, que permitiu ordenar os modos de falha em regiões
predeterminadas. Finalmente, foi realizado um estudo paramétrico, variando a
geometria da viga castelada e considerando diferentes razões momento/cortante.
Com base nesses resultados foi proposta uma equação do tipo Winter para obter a
capacidade a flexão e ao cisalhamento de vigas casteladas com geometrias usuais. / [en] Castellated beams may experience failure modes associated to plastification
(plastification of the tee section and Vierendeel mechanism) and buckling (webpost buckling and tee torsional buckling). The term tee is used to refer to the
section described by the portion of the web and the flange where there is an opening
and web-post is the portion of the section between two adjacent openings. The
AISC design Guide 31 addresses each of these modes separately. There, the local
forces in the tee section are calculated by an analogy to a Vierendeel beam and the
interaction between the failure modes in the tee section is accounted for by an
interaction equation. Although this methodology is consistent, it can be excessively
conservative because it does not account for other factors, such as, the post-buckling
resistance. However, these factors can only be assessed when nonlinear simulations
including both material and geometry nonlinearities and initial imperfection are
considered. The present work aims to investigate the failure modes of laterally
braced Litzca-type castellated beam using the finite element method. In this work,
aspects such as mutual influence of the constituent parts to the behavior (i.e., flange
and web), interaction of individual modes and post-buckling reserve of strength
were evaluated. A semi analytical equation based on geometrical non dimensional
parameters and on the ratio of moment and shear load was developed. This way, a
given castellated beam could be classified by its geometry and load in relation to
the flexure (long beam) or shear behavior (short beam). In addition, together with a
non-dimensional slenderness (depending on the plastic and buckling loads) inspired
in the Direct Strength Method, a map was created that allowed the organization
of the failure modes in pre-defined regions. Finally, a parametric study was carried
out varying the geometry of the castellated beam and considering different ratios of
moment to shear loads. Based on these results, a Winter-type equation was proposed
to assess the load capacity of beams with typical geometries.
|
245 |
[en] MEASUREMENTS AND MODELS FOR THE PROPAGATION LOSS AND RECEPTION QUALITY IN MOBILE BROADCAST SYSTEMS / [pt] MEDIÇÕES E MODELAGEM DA PERDA DE PROPAGAÇÃO E QUALIDADE DE RECEPÇÃO EM SISTEMAS DE RADIODIFUSÃO COM MOBILIDADECLARA ELIZABETH VERDUGO MUNOZ 09 August 2017 (has links)
[pt] O Ministério da Comunicações vem incentivando a realização de avaliações com sistemas de radiodifusão sonora digital, visando a futura decisão para a escolha do Padrão de Rádio Digital a ser adotado no País. Nos anos de 2012 a 2014 foram realizadas pelo CETUC, em parceria com o Ministério da Comunicações, a Anatel e o Inmetro, campanhas de medições nas faixas de ondas médias e VHF em algumas cidades do país, para avaliar os padrões de radiodifusão digital e subsidiar a decisão em curso sobre o padrão a ser adotado no Brasil. As campanhas envolveram medições estáticas e medições com mobilidade. Os dados das medições estáticas já foram analisados e os resultados divulgados. Neste trabalho são analisados os resultados das medições móveis. A primeira parte desse estudo trata da comparação dos resultados experimentais com os modelos de predição semiempíricos. Posteriormente, a análise estatística da variabilidade do sinal recebido em termos dos desvanecimentos de larga e pequena escala. Na parte final, a qualidade de recepção e a cobertura do sinal digital foram analisados a partir dos dados das medições. / [en] The Communications Ministry has been encouraging evaluations with digital sound broadcasting systems, aiming at the future decision for the Digital Radio Standard choice to be adopted in Brazil. In 2012 to 2014 were carried out by CETUC, in partnership with the Communications Ministry, Anatel and Inmetro,
measurements campaigns at the medium and VHF bands in some cities of the country, to evaluate the digital broadcasting standards and to subsidize the current decision on the standard to be adopted in Brazil. Static and mobility measurements were involved at the campaign. The static measurement data have already been analyzed and the results reported. In this work, the mobile measurements results are analyzed. At the first part of this study deals with the comparison between experimental results with prediction models. Subsequently, statistical analysis of the received signal variability in terms of large and small scale fading were done. In the final part, reception quality and digital signal coverage were examined from the measurement data.
|
246 |
[en] MATHEMATICAL MODELING OF CURVED RECTANGULAR WAVEGUIDES USING THE VARIATIONAL RAYLEIGH-RITZ METHOD / [pt] MODELAGEM MATEMÁTICA DE GUIAS DE ONDA RETANGULARES CURVADOS USANDO O MÉTODO VARIACIONAL DE RAYLEIGH-RITZPAULO ROBERTO DE JESUS DANTAS 28 August 2023 (has links)
[pt] Este estudo apresenta um método computacional para modelar campos
eletromagnéticos em guias de onda retangulares curvados com seção transversal
uniforme, usando o método variacional de Rayleigh-Ritz. Potenciais aplicações
desta pesquisa em engenharia incluem o projeto de alimentadores para antenas,
conversores de modais na faixa de micro-ondas, filtros, entre outros. Embora
vários modelos tenham sido propostos para resolver este problema, as técnicas
numéricas convencionais baseadas em elementos finitos, diferenças finitas e
volumes finitos requerem altos custos computacionais. Para superar esses
problemas, foi desenvolvida uma formulação variacional para resolver as
equações de Maxwell em um sistema de coordenadas toroidal local, por meio
de um novo funcional introduzido neste trabalho. O funcional foi adaptado
para domínios uniformemente curvados com seção transversal arbitrária, e
investigações analíticas foram conduzidas para confirmar suas características
estacionárias. O formalismo Rayleigh-Ritz foi utilizado para converter o
funcional em um problema equivalente de autovalores e autovetores, usando
uma expansão em harmônicas retangulares de um guia de onda reto como
funções de base para modelar um guia de onda retangular curvo. Um algoritmo
numérico foi desenvolvido em Matlab para validar nosso modelo, e os resultados
foram comparados com soluções perturbacionais e numéricas de referência,
demonstrando alta precisão e menor custo computacional. / [en] This study presents a computational method for modeling
electromagnetic fields in curved rectangular waveguides with uniform cross-section, using the variational Rayleigh-Ritz method. The potential applications
of this research in engineering include the design of feeders for antennas,
microwave mode converter devices, filters, among others. While various
models have been proposed to solve this problem, conventional numerical
techniques based on finite elements, finite differences, and finite volumes
require high computational costs. To overcome these issues, a variational
formulation for solving Maxwell s equations in a local toroidal coordinate
system was developed via a novel functional introduced in this work. The
functional was adapted to handle uniformly bend domains with arbitrary cross-section, and analytical investigations were conducted to confirm its stationary
characteristics. The Rayleigh-Ritz formalism was employed to convert the
functional into an equivalent problem of eigenvalues and eigenvectors using an
expansion in terms of rectangular harmonics of a straight waveguide as basis
functions for modeling a bend rectangular waveguide. A numerical algorithm
was developed in Matlab to validate our model, and the results were compared
against reference perturbational and numerical solutions, demonstrating high
accuracy and lower computational costs.
|
247 |
[en] LATTICE STRUCTURES DESIGN BASED ON TOPOLOGY OPTIMIZATION: MODELING, ADDITIVE MANUFACTURING, AND EXPERIMENTAL ANALYSIS / [pt] PROJETO DE ESTRUTURAS CELULARES FORMADAS POR REDE DE TRELIÇAS BASEADO EM OTIMIZAÇÃO TOPOLÓGICA: MODELAGEM, MANUFATURA ADITIVA E ANÁLISE EXPERIMENTALMARIANA MORAES GIOIA 13 September 2023 (has links)
[pt] Materiais feitos com microestruturas arquitetadas possuem propriedades mecânicas ajustáveis e podem ser usados na obtenção de estruturas leves e, ao mesmo tempo, com máxima rigidez. Em estruturas celulares formadas por rede de treliças, por exemplo, pode-se variar o tipo de topologia e porosidade de modo que o material seja eficientemente distribuído no domínio de projeto. Devido às geometrias complexas destas estruturas, projetá-las usando ferramentas de desenho assistido por computador é uma tarefa desafiadora. Neste trabalho, foi desenvolvida uma modelagem paramétrica no programa Rhinoceros usando a extensão Grasshopper para auxiliar na construção de modelos de sólidos celulares com estrutura interna treliçada de densidade variável. A modelagem paramétrica desenvolvida permite definir a topologia e o diâmetro das barras das treliças que simplificam em muito a geração de modelos de sólidos porosos. Modelos de microestrutura foram gerados e fabricados em poliamida 12 por meio de sinterização seletiva a laser para avaliar se é viável imprimir as treliças a partir dos parâmetros estabelecidos. O problema de uma viga biapoiada com carga concentrada no centro foi resolvido utilizando-se o método de otimização topológica e o campo de densidades foi usado para geração do modelo de densidade variável. Considerando a mesma massa final dos modelos otimizados, modelos com densidade constante foram gerados e fabricados juntamente com os modelos de densidade variável. Foram realizadas análises experimentais por meio de ensaios de flexão em três pontos e os resultados mostram que a solução usando densidade variável tem um grande aumento da rigidez quando comparadas com as soluções com densidade uniforme. / [en] Materials made with architected microstructures present tunable mechanical properties and can be used to obtain light structures and, at the same time, with maximum stiffness. In lattice structures, for example, the type of topology and porosity can be varied so that the material is efficiently distributed in the design domain. Due to the complex geometries of these structures, designing them using computer-aided design tools is a challenging task. In this work, a parametric modeling was developed in the Rhinoceros program using the Grasshopper extension to assist in the construction of models of lattice structures with varying truss diameters. The developed parametric modeling allows defining the topology and the diameter of the truss bars, which greatly simplifies the generation of models of porous solids. Microstructure models were generated and manufactured in polyamide 12 through selective laser sintering to assess whether it is feasible to print the trusses from the established parameters. The problem of a simply supported beam with a concentrated load at the center was solved using the topology optimization method and the density field was used to generate the variable density model. Considering the same final mass of the optimized models, models with constant density were generated and manufactured together with the models with variable density. Experimental analyzes were carried out using three-point bending tests and the results show that the solution using variable density has a large increase in stiffness when compared to solutions with uniform density.
|
248 |
[pt] MODELAGEM ESTATÍSTICA ESPARSA COM APLICAÇÕES EM ENERGIA RENOVÁVEL E PROCESSAMENTO DE SINAIS / [en] SPARSE STATISTICAL MODELLING WITH APPLICATIONS TO RENEWABLE ENERGY AND SIGNAL PROCESSINGMARIO HENRIQUE ALVES SOUTO NETO 28 July 2015 (has links)
[pt] Motivado pelos desafios de processar a grande quantidade de dados
disponíveis, pesquisas recentes em estatística tem sugerido novas técnicas de modelagem e inferência. Paralelamente, outros campos como processamento de sinais e otimização também estão produzindo métodos para lidar problemas em larga escala. Em particular, este trabalho é focado nas teorias e métodos baseados na regularização l1.
Após uma revisão compreensiva da norma l1 como uma ferramenta para definir soluções esparsas, estudaremos mais a fundo o método LASSO. Para exemplificar como o LASSO possui uma ampla gama de aplicações, exibimos um estudo de caso em processamento de sinal esparso. Baseado nesta idea, apresentamos o l1 level-slope filter. Resultados experimentais são apresentados para uma aplicação em transmissão de dados via fibra óptica. Para a parte final da dissertação, um novo método de estimação é proposto para modelos em alta dimensão com variância periódica. A principal ideia desta nova metodologia é combinar esparsidade, induzida pela regularização l1, com o método de máxima verossimilhança. Adicionalmente, esta metodologia é utilizada para estimar os parâmetros de um modelo mensal estocástico de geração de energia eólica e hídrica. Simulações e resultados de previsão são apresentados para um estudo real envolvendo cinquenta geradores de energia renovável do sistema Brasileiro. / [en] Motivated by the challenges of processing the vast amount of available
data, recent research on the ourishing field of high-dimensional statistics is bringing new techniques for modeling and drawing inferences over large amounts of data. Simultaneously, other fields like signal processing and optimization are also producing new methods to deal with large scale problems. More particularly, this work is focused on the theories and methods based on l1-regularization.
After a comprehensive review of the l1-norm as tool for finding sparse
solutions, we study more deeply the LASSO shrinkage method. In order to
show how the LASSO can be used for a wide range of applications, we exhibit a case study on sparse signal processing. Based on this idea, we present the l1 level-slope filter. Experimental results are given for an application on the field of fiber optics communication.
For the final part of the thesis, a new estimation method is proposed for
high-dimensional models with periodic variance. The main idea of this novel
methodology is to combine sparsity, induced by the l1-regularization, with the
maximum likelihood criteria. Additionally, this novel methodology is used for
building a monthly stochastic model for wind and hydro inow. Simulations
and forecasting results for a real case study involving fifty Brazilian renewable
power plants are presented.
|
249 |
[pt] MODELAGEM DA REDE POROSA DE AGLOMERADOS DE MINÉRIO DE FERRO: DESENVOLVIMENTO DE UMA METODOLOGIA BASEADA EM MICROTOMOGRAFIA DE RAIOS-X / [en] PORE NETWORK MODELING OF IRON ORE AGGLOMERATES: DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY BASED ON X-RAY MICROTOMOGRAPHYIGOR NOGUEIRA LIMA 19 October 2023 (has links)
[pt] Uma das características mais relevantes nos aglomerados de minério de
ferro é a sua porosidade, que impacta fortemente no desempenho desses materiais
nos processos siderúrgicos. O desempenho é diretamente dependente da existência
de uma rede porosa que permite o fluxo de gases pelo interior desses aglomerados
sem comprometer sua integridade física. Neste trabalho, amostras de diferentes
tipos de aglomerados de minério de ferro foram caracterizadas com o auxílio de
técnicas de microtomografia computadorizada de raios X (microCT),
processamento digital de imagens e modelagem de rede de poros (PNM). Com
isso, a influência da microestrutura desses aglomerados na variação da sua
porosidade e permeabilidade foi avaliada. O uso de microCT permitiu uma
visualização 3D da estrutura dos aglomerados, permitindo realizar uma análise da
estrutura interna das amostras para a discriminação do espaço poroso. O pixel size
ideal foi estipulado por meio de diversas capturas com resoluções diferentes. A
PNM foi utilizada para realizar a simulação da permeabilidade absoluta das
amostras, correlacionando com a porosidade, conectividade dos poros e diâmetro
de poros e conexões. Foi realizada uma variação de mais ou menos 5 tons de cinza nos limiares
de segmentação para estipular a sensibilidade do impacto desse parâmetro nos
resultados da modelagem. Os dois aglomerados apresentaram porosidade
parecida, em torno de 20 por cento. Os resultados para piores resoluções apresentaram
uma inconsistência, em muitos casos não possuindo sequer permeabilidade. As
imagens adquiridas com um tamanho de voxel de 2 micrômetros resultaram em cálculos
consistentes de permeabilidade, em torno de 0,4 a 2,4 mD para os briquetes e 0,03
a 1,6 mD para as pelotas, sugerindo que os briquetes são levemente mais
permeáveis. A variação do limiar de segmentação dos poros teve forte impacto
nos resultados das modelagens, influenciando diretamente no valor do cálculo da
permeabilidade absoluta. / [en] One of the most relevant features of iron ore agglomerates is their porosity, which strongly impacts the performance of these materials in steelmaking processes. Performance is directly dependent on the existence of a porous network that allows gas flow through the interior of these agglomerates without compromising their physical integrity. This study characterized samples of different iron ore agglomerates using X-ray microcomputed tomography (microCT), digital image processing, and pore network modeling (PNM). The influence of the microstructure of these agglomerates on the variation of their porosity and permeability was evaluated. MicroCT enabled a 3D visualization of the agglomerate structure, allowing for an analysis of the internal structure of the samples to discriminate the porous space. The ideal pixel size was determined through various captures at different resolutions. PNM was used to simulate the absolute permeability of the samples, correlating it with porosity, pore connectivity, and pore and connection diameter. A variation of more or less 5 gray tones in the segmentation thresholds was performed to determine the sensitivity of this parameter s impact on the modeling results. The two agglomerates had similar porosity of around 20 percent. The results for lower resolutions showed inconsistency, with many cases lacking permeability altogether. Images acquired with a pixel size of 2 micrometers resulted in consistent permeability calculations, ranging from 0.4 to 2.4 mD for briquettes and 0.03 to 1.6 mD for pellets, indicating that briquettes are slightly more permeable. The variation of pore segmentation threshold had a strong impact on the modeling results, directly influencing the value of the absolute permeability calculation.
|
250 |
[en] A NON-DETERMINISTIC PORE-THROAT NETWORK EXTRACTION FROM SKELETON BY THINNING ALGORITHM / [pt] EXTRAÇÃO DE REDE DE POROS E GARGANTAS NÃO-DETERMINÍSTICA A PARTIR DE ESQUELETO VIA ALGORITMO DE EROSÃOTAMIRES PEREIRA PINTO DA SILVA 31 October 2023 (has links)
[pt] A microtomografia computadorizada de uma amostra de rocha possibilita
uma caracterização do meio poroso e pode ser utilizada para estimar
propriedades da rocha em macroescala, isto é, em escala de reservatório.
Métodos baseados em mapas de distâncias e em algoritmos de erosão são
as principais abordagens utilizadas para extração de uma rede de poros e
gargantas a partir de imagens microtomográficas de rocha. Este trabalho
propõe um método híbrido para a construção da rede, de modo que, durante
o processo de modelagem na escala de poros, obtemos um esqueleto do espaço
poroso por meio de um algoritmo de erosão e utilizamos um mapa de distâncias
para construir uma rede de poros e gargantas. A determinação dos poros
e gargantas a partir do esqueleto adota uma abordagem não-determinística
possibilitando a geração de múltiplas redes com configurações distintas a partir
de um mesmo esqueleto. Avaliamos a variabilidade dos cenários gerados e
comparamos as estimativas para as propriedades petrofísicas com as obtidas
pelo método de Bolas Máximas por meio dos resultados de uma simulação de
fluxo monofásica na rede. / [en] Computerized microtomography of a rock sample enables a
characterization of the porous medium and can be used to estimate rock
properties at the macro-scale, i.e., reservoir-scale. Methods based on distance
maps and thinning algorithms are the main approaches used for extracting
a pore and throats network from microtomographic rock images. This paper
proposes a hybrid method for constructing the network. So that during the
pore-scale modeling process, we obtain a skeleton of the pore space by using
a thinning algorithm and a distance map to build a network of pores and
throats. The determination of pores and throats from the skeleton assumes a
non-deterministic approach enabling the generation of multiple networks with
distinct configurations from the same skeleton. We evaluate the variability
of the generated scenarios and compare the estimates for the petrophysical
properties with those obtained by the Maximum Ball Method through the
results of a single-phase flow simulation on the network.
|
Page generated in 0.048 seconds