[pt] O presente trabalho aborda o problema da geração de energia a partir de combustíveis nucleares. È feito um estudo sobre a utilização conjunta de PWR (pressurized water reactors) e FBR (fast breeder reactors) num mesmo parque gerador nuclear. Mais especificamente, procura-se determinar a forma mais econômica (considerando os encargos anuais da geração) de se satisfazer um programa de implantação de capacidade em centrais nucleares pré-estabelecido, a partir da instalação de potência em PWR e FBR. / [en] This paper deals the problem of power generation with nuclear fuel. E study about utilization of PWR (pressurized water reactors) and FBR (fast breeder reactors) in a same nuclear park was done. More specifically, it try to find the most economical way (considering the annual costs of power generation) of to meet a pre-stabilished power program by PWR and FBR.

[pt] É desenvolvido um programa de computador para minimizar o peso de pórticos planos submetidos a carregamento no plano, sendo possível a consideração de várias hipóteses de carga. As estruturas sintetizadas satisfazem as especificações do AISC – American Institute of Steel Construction que são usadas como restrições do problema de otimização. Faz-se uso de um algoritmo de redimensionamento baseado no Critério de Otimalidade, no qual as restrições de desigualdade são transformadas em restrições de igualdade pela inclusão de variáveis de desvio. Exemplos numéricos são apresentados e discutidos. / [en] A computer program for weight minimization of plane frames is developed. The program is able to handle with several load cases. The optimized structures, do satisfy the AISC –American Institute of Steel Construction, which is used to provide the constraint conditions for the optimization program. The minimization process is carried out using on optimality criteria method for inequality constraints. Numerical examples are presented and discussed at the end of the work.

[pt] O aumento da complexidade dos circuitos eletrônicos motivou o emprego de técnicas de projeto apoiadas no uso intensivo do computador. Estas técnicas, baseadas essencialmente nos métodos de otimização, auxiliam o projecionista na solução dos problemas relacionados com a área de Projeto de Circuitos Eletrônicos. A produção de circuitos em larga escala, em contraste com o desenvolvimento de prototipos, introduz um ambiente de projeto onde as flutuações estatísticas são consideradas, caracterizando o que é chamado de Projeto Estatístico. Os problemas relacionados com este ambiente de projeto e os métodos utilizados na sua solução são aqui analisados. São descritas as técnicas derivadas da formulação destes problemas através de um critério Minimax e apresentados os detalhes de implementação dos algorítmos utilizados neste trabalho. Para testar a aplicação dos algorítmos em problemas reais, foi desenvolvido em linguagem Fortran, um pacote de Simulação e Projeto no domínio de freqüência. Este programa, sem alterar a topologia e de suas tolerâncias, através dos algoritmos que otimizam o seu desempenho. / [en] The increase of the electronic circuits complexity motivated the use of computer supported design techniques. These techniques, mainly based on the optimization methods, aids the designers to solve different problems related to the Electronic Circuit Design area. The large scale production of circuits, contrasting with the development of prototypes, creates a design envionment where the statitiscal fluctuations are considered and it gives rise to the so called Statistical Design. It is analized here the problems related to this design envionment and their solutions via Optimization Methods. It is shown the description of the techniques derived during the formulation of these problems through a Minimax criteria as well as the details of the implementation of the developed algorithms. In order to test the algorithms in real world problems it was developed a Simulation Package for linear Circuits Design in the frequency domain. This program, without changes in the circuit topology, actuates over the values of the project prameters and their tolerancies through algorithms that optimize the circuit performance.

[pt] É apresentado um modelo para resolução de problemas de caminhos. Em seguida é feita a sua particularização para o problema de traçado de ligações num circuito impresso. E finalmente, procurou-se discutir a eficiência computacional do modelo proposto indicando alguns melhoramentos necessários. / [en] Under study in this research was a computational model for optimizing the solution of parth-problems. Additionaly an application of this model was made to the desing of priinted circuits. Finaly, the eficiency of the model was discussed leading to the identification of some needed improvements.

[pt] Nesta tese, é apresentado e analisado em termos da propriedade de convergência global um novo algoritmo para problemas de otimização quadrática sujeitos ou a restrições de desigualdades matriciais bilineares (BMIs) ou a restrições de desigualdades matriciais lineares (LMIs) dependentes da freqüência, estes problemas são muito relevantes para a teoria de controle porque uma ampla classe de controladores (por exemplo, controladores H2/Hinf de ordem fixa, síntese de controladores descentralizados, análise do desempenho robusto H2 ou Hinf, etc.) pode ser computada a partir da solução de problemas de otimização desta natureza. Infelizmente, estes problemas são reconhecidamente de difícil solução, pois envolvem, entre outras coisas, não convexidade (restrição BMI), não diferenciabilidade da restrição, etc. em função dessa complexibilidade, algumas alternativas para a obtenção de soluções aproximadas têm sido adotada na literatura especializada recente (Safonov, 1994; Paganini, 1996). O algoritmo proposto neste trabalho de tese é uma alternativa para as abordagens atuais com vantagens no sentido de permitir a obtenção de melhores aproximações assim como a possibilidade de explorar a estrutura particular de cada problema de interesse e, com isso, viabilizar do ponto de vista computacional o projeto de controladores envolvendo plantas de ordem mais elevada. Este algoritmo pode ser visto como a generalização de um algoritmo anterior com boas propriedades proposto por Corrêa & Sales (1998) para problemas quadráticos sujeitos a restrições envolvendo LMIs canônicas. De forma bastante genética, a solução do problema original (um problema envolvendo um número infinito de restrições é substituído por uma única) onde, em cada passo do algoritmo, a restrição é interativamente modificada. Demonstrar-se-á que para problemas quadráticos envolvendo restrições BMIs (problemas não convexos) a seqüência de soluções geradas pelo algoritmo convergirá para a solução ótima global do problema original. Por outro lado, no caso dos problemas quadráticos envolvendo restrições LMIs dependentes da freqüência, a seqüência gerada de custos auxiliares é monótona crescente e, adicionalmente, se a seqüência de matrizes de ponderação for limitada superiormente (uma condição suficiente), demonstrar-se-á que a seqüência de soluções geradas pelo algoritmo convergirá para a solução ótima global do problema original. Finalmente, são apresentadas algumas aplicações a problemas de controle acompanhadas de alguns exemplos numéricos ilustrativos. / [en] In this thesis, it is proposed and analysed in terms of the global-convergence property a new algorithm for solving quadratic optimisation problems under either a BMI (bilinear matrix inequality) or a frequency-dependent LMI (linear matrix inequality) constraints. These problems are of special interest in the control literature a some very important control problems such as the H2/H(infinite) fixed-order controller, multiobjectives, H2 and H (infinite) robust performance analysis among others problems can be posed as problems of this kind for which does not still exist yet a reliable global convergent algorithm. Nowadays, approximate solutions to those problems are based upon grid and interpolation techniques as suggested by Paganini (1996) in the case of frequency- wise LMI constraints or branch and bound algorithms or branch and bound algorithms mainly and alternating LMIs as far as BMIs constraints are involved (Safonov, 1994). All of those approaches suffer, of course, from obvious numerical difficulties. In fact, those approaches were introduced as preliminary attempts in solving the problems just mentioned. The algorithm to presented here, which can be seen as a generalisation of an earlier algorithm proposed by Corrêa e Sales (1998) for solving standard feasibility LMIs problems, is a step forward in an attempt of handling difficulties not faced properly by those methodologies. In a broaden sense, the proposed algorithm solves the original problem (a problem subject to an infinite number of constraints is replaced by a single one properly chosen. It is worth noting that this basic idea was introduced by Lawson (1961) in a rather different context, namely, the problem of computing Tchebycheff approximations by means of sequences of weighted quadratic problems. It is pointed out here that in the case of quadratic problems under a BMI constraint (a nonconvex problem); it is proved that the sequence of auxiliary solutions generated by the algorithm converges to the global optimal solution of the original one. On the other hand, as for quadratic problems under a frequency-dependent LMI constraint (an infinite-dimensional problem) it is proved that the auxiliary cost-sequence values increases asymptotically and, If the weight updating sequence is bounded from above (a sufficient condition), the sequence of auxiliary solutions will converge to the optimal solution of the original problem as well. Finally, some applications to control problem are presented accompanied by some numerical examples.

[pt] A geração de malhas geomecânicas de reservatórios ainda é uma tarefa tediosa que consome muito tempo. Para acelerar este processo, soluções que reconstroem analiticamente a geometria do reservatório têm sido propostas, mas essas soluções não são as mais adequadas para modelagem de objetos naturais. Este trabalho propõe uma modelagem discreta para a geometria do reservatório, onde os vértices da malha são posicionados por meio da solução de um problema de otimização quadrático e convexo. O problema de otimização é modelado de forma a garantir que as malhas geomecânicas de saída sejam suaves e que ao mesmo tempo respeitem as restrições do reservatório e dos horizontes presentes. Além disso, a metodologia proposta permite uma implementação eficiente, paralelizável e de baixo consumo de memória. Casos de teste com milhões de variáveis são apresentados para validar essa abordagem. Finalmente, a metodologia proposta neste trabalho para malhas de geomecânica pode ser naturalmente estendida para a modelagem estrutural de sub-superfícies na interpretação sísmica e de restauração geológica. / [en] Geomechanical mesh generation of complex reservoirs remains a tedious task prone to errors. Recently proposed solutions based on analytical reconstruction of the sub-surfaces are not capable to represent all the geometric details of natural objects. This work proposes a discrete model where the mesh vertices are positioned based on a convex quadratic optimization process. The optimization problem seeks to guarantee smooth meshes that conform with prescribed constraints. The resulting mesh therefore respects, as far as possible, the finite volume mesh of the reservoir pay zone and the existing horizons. Finally, the proposed methodology for Geomechanical meshes can be easily extend to model sub-surfaces present in the structural interpretation and geological restauration.

[pt] A indústria do petróleo sempre investiu em pesquisa de modo a otimizar as operações de perfuração. O objetivo é desenvolver tecnologia para aumentar a taxa de penetração e reduzir o tempo não produtivo durante a perfuração. As recentes descobertas de campos de petróleo localizados em camadas profundas, cobertas por espessas camadas de evaporitos aumentaram a importância dos estudos associados com a otimização nas bacias marítimas brasileiras do pré-sal. Existem muitos modelos para a previsão da taxa de penetração baseados em parâmetros operacionais tais como peso sobre a Broca (WOB), taxa de penetração (ROP), torque a rotação da broca (RPM), e resistência à compressão da rocha. A energia mecânica específica é o parâmetro freqüentemente usado como referência para estabelecer a eficiência das operações de perfuração assim como identificar o que deve ser modificado de modo a melhorar a perfuração. Esta dissertação analisa diferente métodos de otimização de perfuração baseados na energia mecânica específica. Estes métodos são aplicados a um conjunto de dados que consiste nos parâmetros de perfuração (WOB, T, RPM, ROP) obtidos ao longo dos trechos de evaporitos em 6 poços perfurados com broca PDC. Dados de ensaios de perfuração de grande escala realizados em laboratório também foram analisados nesta dissertação. Este estudo conclui que a energia mecânica específica ideal em muitas das operações está relacionada com uma parcela da resistência à compressão confinada da rocha. / [en] The oil industry has always invested in research in order to optimize drilling operation. The aim is to develop technology to increase the rate of penetration and reduce the non-productive time during drilling. The recent discovery of large oil reserves located in very deep layers that are covered with thick salt layers has increased the importance of studies associated with drilling optimization in Brazilian offshore sub-salt oil fields. There are many models to predict rate of penetration based on operational parameters, drill bit type and rock properties. The specific mechanical energy is the parameter often used as reference to guide the efficiency of the drilling operation as well as to identify what has to be changed in order to improve the drilling. This dissertation analyses different methods for drilling optimization based on the specific mechanical energy. These methods are applied to a data set that consists of drilling parameters (weight-onbit, torque, rate of penetration, rotation per minute) for 6 wells along the sections of evaporites. Large-scale drilling experiments carried out at the laboratory were also used. The study concludes that the ideal specific mechanical energy on most operations is related to a fraction of the confined compressive strength of the rock.

[pt] Os mercados de ações dos países emergentes tem como principal característica a presença de dias atípicos, os quais fazem impossível o uso, com sucesso, dos modelos de equilíbrio. O principal objetivo desta pesquisa é a de desenvolver uma nova teoria, baseada na estatísica robusta, que possa ser aplicada a estes mercados sem ser seriamente afetada por observações extremas, e que ao mesmo tempo, ofereça resultados eficientes e precisos. / [en] Emergent stock markets are characterized by the presence of atypical days, which make impossible the use of equilibrium models with sucess. The main aim of this research is to define a new theory, based on the robust statistical theory, which could be applied to those markets without being affected by extreme observations and, at the same time, offer efficient and accurate results. / [es] Los mercados de acciones de los países emergentes tienen como principal característica la presencia de días atípicos, lo que hace imposible el uso, con suceso, de los modelos de equilibrio. EL objetivo principal de esta investigación es desarrollar una nueva teoría, basada en la estadística robusta, que pueda ser aplicada a estos mercados sin ser seriamente afectada por observaciones extremas, y que al mismo tiempo, obtenga resultados eficientes y precisos.

[pt] Esta dissertação investiga a relação entre clientes e redes (postos de transformação) no sistema elétrico de distribuição, em todos os níveis de tensão. A partir de um estudo inicial da caracterização da carga, estima-se fatores de associação pela minimização da soma dos erros quadráticos de modelos lineares múltiplos multivariados com restrições. Três casos de alocação e estimação das perdas elétricas (técnicas e comerciais) São propostos. Faz-se comparações de diversas metodologias de classificação e agrupamento de curvas de carga, incluindo as abordagens estatísticas-métodos hierárquicos aglomerativo e não hierárquico K-vizinhos - e de redes Neurais, os Mapas Auto Organizáveis SOM e a técnica LVQ de Kohonen. Além disso, estima-se a variabilidade dos fatores de associação utilizando a técnica de Bootstrap. Os intervalos de confiança foram obtidos pelos percentis da distribuição aproximada dos parâmetros. Um estudo de caso foi feito considerando clientes da baixa e média tensão e redes da Ligth-Serviço de Eletricidade S.A. O objetivo é gerar informações para a tomada de decisões estratégicas de mercado, de planejamento, expansão do sistema elétrico e para o cálculo tarifário numa empresa de energia elétrica. / [en] This dissertation investigates the relationship between consumers and electricity distribuition system networks (transformation stations or substations) in every voltage level. After an initial study of load characterization, the well-Known association parameters, or factors, have been estimated by minimizing constraints the sum of squares of the multivariate multiple linear models error. Tehrer cases of alocation and estimation of electric losses (technical and not technical) have been proposed. Several methodologies for load classification have been studied and compared, namely: the statistical Methods Hierarchical Aglomerative Method and Non-Hierarchical K- Means Method, and Neural Network Models Kohonen´s

[pt] O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma formulação e um programa para o projeto ótimo de estruturas de placas e cascas submetidas a carregamento dinâmico, no regime linear-elástico. Com este objetivo, utiliza-se o programa de Otimização Estrutural de Formas SHELLD que possui os módulos referentes à geração de malha, à análise estrutural, à análise de sensibilidade e ao algoritmo de otimização. A geração da malha da superfície da casca é feita através do mapeamento de uma malha 2D,gerada no plano paramétrico, para uma malha em 3D, usando as equações de Coons. Desta maneira, a geometria da casca de forma livre é representada usando superfícies de Coons as quais são formadas por duas séries de splines cúbicas que interceptam os pontos-chave que se encontram na superfície média. Uma vez discretizada a superfície da casca em elementos finitos,começa a etapa de análise dinâmica através do Método de Integração Direta de Newmark. O programa SHELLD utiliza o elemento finito de nove nós de Huang-Hinton, que pertence à família de elementos degenerados de cascas. O processo de otimização estrutural requer o uso seqüencial da análise estrutural e da análise de sensibilidade combinado com o algoritmo de otimização. Na análise de sensibilidade, através do Método Semi-analítico, calculam- se os gradientes da função-objetivo e das restrições em relação às variáveis de projeto para determinar a direção de busca do algoritmo de otimização. As variáveis do problema são as coordenadas e/ou as espessuras dos pontos-chave. Isto implica uma diminuição das variáveis de projeto e um maior controle na obtenção da forma da casca. No projeto de otimização de cascas podem ser consideradas diferentes funções-objetivo. Em alguns casos, busca-se manter tão baixo quanto possível o peso das mesmas e, portanto, o seu custo, impondo restrições que podem estar relacionadas com valores limites de deslocamentos, acelerações, freqüências ou tensões. Em outros casos, procura-se minimizar o deslocamento ou aceleração em um ponto da casca ou o seu deslocamento global tendo como restrição o seu volume permanecer constante. Nos problemas em vibração livre, deseja-se maximizar a freqüência correspondente ao modo de vibração que se quer enrijecer mantendo o volume constante. Em casos especiais de cascas que tem problemas de autovalores múltiplos,incorporam-se restrições nas freqüências para que não ocorram -clusters-. Para resolver o problema de otimização não-linear com restrições, escolhe-se o método de Programação Quadrática Seqüencial. O algoritmo de otimização é usado como -caixa preta-,extraído da biblioteca NAG do FORTRAN, pois é dada maior ênfase à formulação do problema de otimização que ao algoritmo de otimização utilizado como ferramenta de programação matemática. / [en] The main goal of this work is to present a methodology and a computer code which allow the designer, by means of optimization techniques, to obtain efficient shapes of plate and shell structures under linear-elastic behavior and dynamic loads. With this objective, it is used the optimization program SHELLD that includes the geometric modeling, the mesh generation, the structural analysis by the FEM, the sensitivity analysis and the structural optimization algorithm. In this thesis, the geometry of the free-form shell is represented by Coon surfaces, which are formed by two series of cubic splines intercepting the key points, which lay on the midsurface.Once the shell surface is discretized in finite elements, the structural analysis starts. The structural response analysis is performed by means of the Newmark direct integration method. The finite element used is the 9 nodes Huang-Hinton element, which belongs to the family of elements degenerated from 3D elements.The aim of the sensitivity analysis is to determine gradients of the objective functions and constraints of the design optimization problem with respect to the design variables. The method used in this work for performing the sensitivity analysis is based on the total differentiation of the discrete dynamic equilibrium equations and derivatives of stiffness, mass and damping matrices are performed by means of the finite difference method. This methodology is known in the literature as the Semi-analytical Method for sensitivity analysis. The sizing and shape variables are the thickness and the lengths of the radii in the key points respectively, which implies in a decrease of the number of variables in the project. The design of shell structures under dynamic loads is a common problem in engineering practice. In order to obtain an optimal design of these structures one generally tries to keep as low as possible their weight or volume, in one word their cost, while constraining their structural response in terms of displacements, accelerations, frequencies or stress resultants. Alternatively one can minimize the displacement or acceleration at some point of the structure or its global displacement while keeping its volume constant. In the case of free vibration the objective is to maximize the frequency, corresponding to the vibration mode one wants to stiffen, keeping the shell volume constant. In special cases of shells with multiple eigenvalues, try to keep as low as possible their volume considering frequency constrains to avoid clusters.To solve the nonlinear constrained optimization problem at hand the Sequential Quadratic Programming algorithm (SQP) from NAG library of FORTRAN is used. In this thesis, we have placed more emphasis on how to formulate optimization problems appropriately rather than on the theory underlying -mathematical programming- optimization algorithms, i.e. we use the SQP algorithm essentially as -black box-. / [es] EL objetivo principal de este trabajo es desarrollar una formulación y un programa para el proyecto óptimo de extructuras de placas y cascas sometidas a sobrecarga dinámica, en el régimen lineal elástico. Con este objetivo, se utiliza el programa de Optimización Extructural de Formas SHELLD que posee los módulos referentes a la generación de malla, al análisis extructural, al análisis de sensibilidad y al algoritmo de optimización. La generación de la malla de la superficie de la casca se realiza través del mapeamento de una malla 2D, generada en el plano paramétrico, para una malla en 3D, usando las ecuaciones de Coons. De esta manera, la geometría de la casca de forma libre se representa usando superficies de Coons, formadas por dos séries de splines cúbicas que interceptan los puntos claves que se encuentran en la superfície media. Una vez discretizada la superfície de la casca en elementos finitos,comienza la etapa de análisis dinámico a través del Método de Integración Directa de Newmark. EL programa SHELLD utiliza el elemento finito de nueve nodos de Huang Hinton, que pertenece a la familia de elementos degenerados de cascas. EL proceso de optimización extructural requiere el uso secuencial del análisis extructural y del análisis de sensibilidad combinado con el algoritmo de optimización. En el análisis de sensibilidad, a través del Método Semi analítico, se calculan los gradientes de la función objetivo y de las restricciones en relación a las variables de proyecto para determinar la dirección de búsqueda del algoritmo de optimización. Las variables del problema son las coordenadas y/o las espesuras de los puntos clave. Esto implica una diminuición de las variables de proyecto y un mayor control en la obtención de la forma de la casca. En el proyecto de optimización de cascas pueden ser consideradas diferentes funciones objetivo. En alguns casos, se busca mantener el peso de las mismas tan bajo como sea posible y, por tanto, el costo, imponiendo restricciones que pueden estar relacionadas con valores límites de desplazamientos, aceleraciones, frecuencias o tensiones. En otros casos, se busca minimizar el desplazamiento o aceleración en un punto de la casca o su desplazamiento global teniendo como restrición que el volumen permanezca constante. En los problemas en vibración libre, se desea maximizar la frecuencia correspondiente al modo de vibración que se quiere enrijecer manteniendo el volumen constante. En casos especiales de cascas que tiene problemas de múltiples valores propios, se incorporan restricciones en las frecuencias para que no ocurran clusters . Para resolver el problema de optimización no lineal con restricciones, se utiliza el método de Programación cuadrática Secuencial. El algoritmo de optimización es usado como caja negra,extrayendo de la biblioteca NAG del FORTRAN, pues se da mayor énfasis a la formulación del problema de optimización que al algoritmo de optimización utilizado como herramienta de programación matemática.