En el presente trabajo se estudia el algoritmo de cómputo numérico CORDIC y se describen algunas de sus variantes arquitecturales. Para comenzar se realizará una descripción a nivel funcional algorítmica con un alto nivel de abstracción del algoritmo en VHDL, utilizando aritmética en punto flotante proporcionada por el lenguaje. El propósito es validar el funcionamiento de algoritmo mediante el cálculo del seno, del coseno y del arcotangente. Seguidamente se realizará la descripción de dos de las arquitecturas mas comunes (CORDIC bitparalelo desplegado y CORDIC bit-paralelo iterativo) utilizando aritmética de punto fijo como forma de representación numérica. La descripción de las arquitecturas particulares, se llevará a cabo a partir del funcionamiento correcto de la descripción funcional algorítmica. Otro aspecto interesante es la modificación de los parámetros principales que afectan a las arquitecturas, ancho de palabra y número de iteraciones. Para verificar el funcionamiento de las descripciones, se utilizarán como referencia a las funciones seno, coseno y arcotangente. La validación se llevará a cabo utilizando MATLAB<SUP>TM</SUP> como herramienta de comparación.

En esta tesis se analizan e implementan algoritmos numéricos para resolver el problema directo en magnetotelúrica en dos y tres dimensiones, utilizando métodos de elementos finitos y técnicas interactivas de descomposición de dominio. La estructura de la tesis es la siguiente: En el capítulo 1 se decribe el marco teórico del método magnetotelúrico, mostrando ejemplos de modelos característicos uni y bidimencionales con solucion analítica; algunos de estos modelos se utilizan usualmente como tests de algoritmos numéricos. Finaliza el capítulo una breve reseña de los métodos numéricos utilizados para resolver distintos modelos. El capítulo 2 introduce brevemente la teoría de elementos finitos y detalla los algoritmos empleados en los problemas específicos planteados. También se describen aquí los conceptos más relevantes del cálculo distribuído. En los capítulos 3 y 4 los algoritmos descriptos se aplican a problemas bi y tridimencionales, respectivamente. En la conclusión de esta tesis se discuten los resultados y se evalúan perspectivas futuras.

O presente trabalho apresenta a formulação e implementação de um algoritmo para a solução de problemas de programação mista não linear e inteira (MINLP) convexos. O algoritmo proposto não segue a tradicional solução seqüencial de subproblemas de programação não linear (NLP) e problemas mestres de programação mista linear e inteira (MILP). Em vez disso, o problema mestre é definido dinamicamente durante a busca em árvore para reduzir o número de nós que necessitam ser enumerados. Uma busca "branch" e "bound" é conduzida para determinar limites inferiores das soluções dos subproblemas de programação linear (LP) até encontrar soluções inteiras viáveis. Para estes nós, subproblemas de programação não linear são resolvidos determinando limites superiores e novas aproximações lineares, as quais são usadas para estender a representação linear dos nós abertos na árvore de busca. Resultados numéricos em alguns problemas testes são relatados, comparando a eficiência do algoritmo com resultados da literatura estudada. Faz-se também uma análise do comportamento frente a problemas testes não convexos e finalmente a análise de um problema aplicado à rede de trocadores de calor. / The current work shows the formulation and implementation of an algorithm for the solution of convex mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problems. The proposed algorithm does not follow the traditional sequence solution of nonlinear programming (NLP) subprobems and master problems of mixed-integer linear programming (MILP). Instead, the master problem is defined dynamically during the tree search to reduce the number of nodes that need to be enumerated. A branch and bound search is performed to predict lower bounds by solving linear programming (LP) subprobems until feasible integer solutions are found. For these nodes nonlinear programming subproblems are solved, providing upper bounds and new linear aproximations which are used to tighten the linear representation of the open nodes in the search tree. Numerical results on some test problems are reported comparing the efficiency of the algorithm with the results of the studied literature. An analysis of the algorithm behavior for nonconvex test problems is also carried out and finally an analysis of a problem applied to heat exchanger networks is done.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-02-06T13:29:23Z No. of bitstreams: 1 149225.pdf: 1936793 bytes, checksum: 7973f12e8760eecebb44bac866edcedd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-06T13:29:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 149225.pdf: 1936793 bytes, checksum: 7973f12e8760eecebb44bac866edcedd (MD5) Previous issue date: 1978-11 / Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um algoritmo computacional, na área de Mecânica dos Fluidos, para projeto de instalações e sistemas hidráulicos. Consiste, principalmente, no desenvolvimento de um método de projeto de sistemas hidráulicos, compatível com a utilização de métodos computacionais em relação às variáveis de projeto, características do movimento de fluidos incompressíveis e Newtonianos, em regime estacionário. Com tal objetivo, desenvolveu-se um algoritmo numérico, utilizando-se equações de Darcy-Weisbach, Hagen-Poiseuille e HazenWilliams, para o cálculo da perda de carga, e de Colebrook, para o cálculo do fator de atrito. A resolução da equação de Colebrook foi pelo método iterativo de Newton-Raphson. As características para a determinação dos coeficientes de resistência em elementos do sistema hidráulico, tais como válvulas, reduções, derivações, etc., compõe um segundo algoritmo para as perdas de carga secundá- rias. Este algoritmo numérico, correspondente a um sistema iterativo convergente, atende aos vários anéis e aos padrões de projeto dos sistemas. O programa global, composto das rotinas de cálculo, utiliza também um esquema iterativo de correção dos incrementas das vazões, em cada anel do sistema, ao mesmo tempo em que considera as alterações necessárias resultantes da utilização dos elementos secundários. Os elementos secundários são calculados segundo as equações convencionais da literatura existente, na forma de energia cinética, de modo a facilitar a introdução de novos parâmetros quando estes se fizerem necessários. Além disso, o programa atende especificações restritivas em pressão de ejeçao nos vários pontos de intersucção dos anéis, possibilitando uma rápida análise de performance do comportamento do sistema, corrigindo automaticamente os diâmetros dos tubos necessários. / This work aims at the development of a algorithm within the Fluids Mechanical area to the computational installations and hydraulic systems design. It mainly consists of the development of a method of hydraulic systems design compatible to the use of computational methods connected with the design variation and with the incompressible fluids' move characteristics and Newtonian one, in a stationary mood. Held to such purpose, a numerical algorithm was developed through the use of equations from Darcy – Weisbach Hazen Poiseuille and Hazen-Williams, to figure out the loss of charge, and from Colebrook, to figure out the factor of friction. Colebrook's equation solution was gotten by the use of iterative method. The characteristics to establish Newton-Raphson's coefficients of resistence within the hydraulic systems elements, such as valves, reductions, derivations and so one, compose a second algorithm to the secondary lasses of charge. This numerical algorithm corresponds to a convergent iterativa system and fits on several loops and on patterns of the systems design. The whole schedule, composed of usual calculation, also makes use of a small iterative scheme for correcting the increments of drainages in each system loop, while, at the sarne time, it controls the necessary changes which come from the use of the secondary elements. The secondary elements are calculated according to the conventional equations from the existing literature, in a cinetic energy mood, so that to facilitate the inclusion of further details whenever they are necessary. Besides, the schedule is okay for restrictive specifications in pressure of ejection on different points of the loops' intersuction and for this reason the schedule makes possible a quick study on the system's behavior acting by putting in order, automatically, the diameter of tubes.

O presente trabalho apresenta a formulação e implementação de um algoritmo para a solução de problemas de programação mista não linear e inteira (MINLP) convexos. O algoritmo proposto não segue a tradicional solução seqüencial de subproblemas de programação não linear (NLP) e problemas mestres de programação mista linear e inteira (MILP). Em vez disso, o problema mestre é definido dinamicamente durante a busca em árvore para reduzir o número de nós que necessitam ser enumerados. Uma busca "branch" e "bound" é conduzida para determinar limites inferiores das soluções dos subproblemas de programação linear (LP) até encontrar soluções inteiras viáveis. Para estes nós, subproblemas de programação não linear são resolvidos determinando limites superiores e novas aproximações lineares, as quais são usadas para estender a representação linear dos nós abertos na árvore de busca. Resultados numéricos em alguns problemas testes são relatados, comparando a eficiência do algoritmo com resultados da literatura estudada. Faz-se também uma análise do comportamento frente a problemas testes não convexos e finalmente a análise de um problema aplicado à rede de trocadores de calor. / The current work shows the formulation and implementation of an algorithm for the solution of convex mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problems. The proposed algorithm does not follow the traditional sequence solution of nonlinear programming (NLP) subprobems and master problems of mixed-integer linear programming (MILP). Instead, the master problem is defined dynamically during the tree search to reduce the number of nodes that need to be enumerated. A branch and bound search is performed to predict lower bounds by solving linear programming (LP) subprobems until feasible integer solutions are found. For these nodes nonlinear programming subproblems are solved, providing upper bounds and new linear aproximations which are used to tighten the linear representation of the open nodes in the search tree. Numerical results on some test problems are reported comparing the efficiency of the algorithm with the results of the studied literature. An analysis of the algorithm behavior for nonconvex test problems is also carried out and finally an analysis of a problem applied to heat exchanger networks is done.

O presente trabalho apresenta a formulação e implementação de um algoritmo para a solução de problemas de programação mista não linear e inteira (MINLP) convexos. O algoritmo proposto não segue a tradicional solução seqüencial de subproblemas de programação não linear (NLP) e problemas mestres de programação mista linear e inteira (MILP). Em vez disso, o problema mestre é definido dinamicamente durante a busca em árvore para reduzir o número de nós que necessitam ser enumerados. Uma busca "branch" e "bound" é conduzida para determinar limites inferiores das soluções dos subproblemas de programação linear (LP) até encontrar soluções inteiras viáveis. Para estes nós, subproblemas de programação não linear são resolvidos determinando limites superiores e novas aproximações lineares, as quais são usadas para estender a representação linear dos nós abertos na árvore de busca. Resultados numéricos em alguns problemas testes são relatados, comparando a eficiência do algoritmo com resultados da literatura estudada. Faz-se também uma análise do comportamento frente a problemas testes não convexos e finalmente a análise de um problema aplicado à rede de trocadores de calor. / The current work shows the formulation and implementation of an algorithm for the solution of convex mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problems. The proposed algorithm does not follow the traditional sequence solution of nonlinear programming (NLP) subprobems and master problems of mixed-integer linear programming (MILP). Instead, the master problem is defined dynamically during the tree search to reduce the number of nodes that need to be enumerated. A branch and bound search is performed to predict lower bounds by solving linear programming (LP) subprobems until feasible integer solutions are found. For these nodes nonlinear programming subproblems are solved, providing upper bounds and new linear aproximations which are used to tighten the linear representation of the open nodes in the search tree. Numerical results on some test problems are reported comparing the efficiency of the algorithm with the results of the studied literature. An analysis of the algorithm behavior for nonconvex test problems is also carried out and finally an analysis of a problem applied to heat exchanger networks is done.

Os problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário vêm sendo intensamente estudados nas últimas décadas, principalmente devido às inúmeras possibilidades de aplicações práticas. A desconvolução multiusuário pode ser compreendida como um problema particular de separação de fontes em que o sistema misturador é convolutivo, e as estatísticas das fontes, que possuem alfabeto finito, são bem conhecidas. Dentre os desafios atuais nessa área, cabe destacar que a obtenção de soluções adaptativas para o problema de separação cega de fontes com misturas convolutivas não é trivial, pois envolve ferramentas matemáticas avançadas e uma compreensão aprofundada das técnicas estatísticas a serem utilizadas. No caso em que não se conhece o tipo de mistura ou as estatísticas das fontes, o problema é ainda mais desafiador. Na área de Processamento Estatístico de Sinais, soluções vêm sendo propostas para resolver casos específicos. A obtenção de algoritmos adaptativos eficientes e numericamente robustos para realizar separação cega de fontes, tanto envolvendo misturas instantâneas quanto convolutivas, ainda é um desafio. Por sua vez, a desconvolução cega de canais de comunicação vem sendo estudada desde os anos 1960 e 1970. A partir de então, várias soluções adaptativas eficientes foram propostas nessa área. O bom entendimento dessas soluções pode sugerir um caminho para a compreensão aprofundada das soluções existentes para o problema mais amplo de separação cega de fontes e para a obtenção de algoritmos eficientes nesse contexto. Sendo assim, neste trabalho (i) revisitam-se a formulação dos problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário, bem como as relações existentes entre esses problemas, (ii) abordam-se as soluções existentes para a desconvolução cega multiusuário, verificando-se suas limitações e propondo-se modificações, resultando na obtenção de algoritmos com boa capacidade de separação e robustez numérica, e (iii) relacionam-se os critérios de desconvolução cega multiusuário baseados em curtose com os critérios de separação cega de fontes. / Blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems have been intensively studied over the last decades, mainly due to the countless possibilities of practical applications. Blind deconvolution in the multiuser case can be understood as a particular case of blind source separation in which the mixing system is convolutive, and the sources, which exhibit a finite alphabet, have well known statistics. Among the current challenges in this area, it is worth noting that obtaining adaptive solutions for the blind source separation problem with convolutive mixtures is not trivial, as it requires advanced mathematical tools and a thorough comprehension of the statistical techniques to be used. When the kind of mixture or source statistics are unknown, the problem is even more challenging. In the field of statistical signal processing, solutions aimed at specific cases have been proposed. The development of efficient and numerically robust adaptive algorithms in blind source separation, for either instantaneous or convolutive mixtures, remains an open challenge. On the other hand, blind deconvolution of communication channels has been studied since the 1960s and 1970s. Since then, various types of efficient adaptive solutions have been proposed in this field. The proper understanding of these solutions can suggest a path to further understand the existing solutions for the broader problem of blind source separation and to obtain efficient algorithms in this context. Consequently, in this work we (i) revisit the problem formulation of blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems, and the existing relations between these problems, (ii) address the existing solutions for blind deconvolution in the multiuser case, verifying their limitations and proposing modifications, resulting in the development of algorithms with proper separation performance and numeric robustness, and (iii) relate the kurtosis based criteria of blind multiuser deconvolution and blind source separation.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-06T18:57:20Z No. of bitstreams: 1 thesisVolpatto.pdf: 4316650 bytes, checksum: 70380eace3eba66de52728f9d1d7ff89 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2017-04-06T18:57:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 thesisVolpatto.pdf: 4316650 bytes, checksum: 70380eace3eba66de52728f9d1d7ff89 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T18:57:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 thesisVolpatto.pdf: 4316650 bytes, checksum: 70380eace3eba66de52728f9d1d7ff89 (MD5) Previous issue date: 2016-06-14 / Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis / The present work aims at constructing a new sequential hydro-mechanical model of gas reservoirs. The new aspect of the proposed model lies on the derivation of new source terms in the subsystems of hydrodynamics and geomechanics. When compared with the fully-coupled formulation, where the two systems are solved simultaneously, the proposed formulation allows to explore the difference in the time-scales of the two phenomena. In addition the sequential formulation can be naturally extended to treat impermeable adjacent rocks and overcomes the problem of lack of stability in the impermeable regions of the geological formation. The formulation proposed based on the fixed stress split algorithm is unconditionally stable in the iterative procedure for coupling the two subsystems. This continuum problem is discretized by the Galerkin method coupled with fixed point algorithms to handle non-linearities present in the equation of state of the gas and in the coupling between the two subsystems. Numerical simulations are performed to illustrate the influence of geomechanical effects upon gas production. Comparisons between the well known one and two-way formulations are also presented. / O presente trabalho objetiva a construção de um novo modelo de acoplamento hidro-mecânico em reservatórios de gás. O aspecto inovador do modelo proposto reside na natureza sequencial do acoplamento, caracterizado pela decomposição do operador acoplado, levando ao surgimento de termos de fonte entre os subsistemas hidrodinâmica e geomecânico. Quando comparado com a formulação completamente acoplada, onde os dois sistemas são resolvidos simultaneamente, a formulação proposta permite a adoção de diferentes passos de tempo, extensão natural para descrever rochas adjacentes ao reservatório produtivo e não sofre de carência de estabilidade nas zonas impermeáveis da formação geológica. A formulação proposta, baseada no algoritmo “fixed stress split”, apresenta a propriedade de ser incondicionalmente estável no processo iterativo adotado na resolução dos dois subsistemas. A formulação sequencial é discretizada pelo método de Galerkin aliada com algoritmo de ponto fixo para tratar as não-linearidades presentes na equação de estado do gás e no acoplamento entre os dois subsistemas. Simulações numéricas são realizadas para ilustrar os efeitos geomecânicos sobre a produção de gás em reservatórios não convencionais de gás em folhelho. Comparações entre as formulações em uma-via e duas-vias, comumente discutidas em geomecânica de reservatórios, são apresentadas.

Os problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário vêm sendo intensamente estudados nas últimas décadas, principalmente devido às inúmeras possibilidades de aplicações práticas. A desconvolução multiusuário pode ser compreendida como um problema particular de separação de fontes em que o sistema misturador é convolutivo, e as estatísticas das fontes, que possuem alfabeto finito, são bem conhecidas. Dentre os desafios atuais nessa área, cabe destacar que a obtenção de soluções adaptativas para o problema de separação cega de fontes com misturas convolutivas não é trivial, pois envolve ferramentas matemáticas avançadas e uma compreensão aprofundada das técnicas estatísticas a serem utilizadas. No caso em que não se conhece o tipo de mistura ou as estatísticas das fontes, o problema é ainda mais desafiador. Na área de Processamento Estatístico de Sinais, soluções vêm sendo propostas para resolver casos específicos. A obtenção de algoritmos adaptativos eficientes e numericamente robustos para realizar separação cega de fontes, tanto envolvendo misturas instantâneas quanto convolutivas, ainda é um desafio. Por sua vez, a desconvolução cega de canais de comunicação vem sendo estudada desde os anos 1960 e 1970. A partir de então, várias soluções adaptativas eficientes foram propostas nessa área. O bom entendimento dessas soluções pode sugerir um caminho para a compreensão aprofundada das soluções existentes para o problema mais amplo de separação cega de fontes e para a obtenção de algoritmos eficientes nesse contexto. Sendo assim, neste trabalho (i) revisitam-se a formulação dos problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário, bem como as relações existentes entre esses problemas, (ii) abordam-se as soluções existentes para a desconvolução cega multiusuário, verificando-se suas limitações e propondo-se modificações, resultando na obtenção de algoritmos com boa capacidade de separação e robustez numérica, e (iii) relacionam-se os critérios de desconvolução cega multiusuário baseados em curtose com os critérios de separação cega de fontes. / Blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems have been intensively studied over the last decades, mainly due to the countless possibilities of practical applications. Blind deconvolution in the multiuser case can be understood as a particular case of blind source separation in which the mixing system is convolutive, and the sources, which exhibit a finite alphabet, have well known statistics. Among the current challenges in this area, it is worth noting that obtaining adaptive solutions for the blind source separation problem with convolutive mixtures is not trivial, as it requires advanced mathematical tools and a thorough comprehension of the statistical techniques to be used. When the kind of mixture or source statistics are unknown, the problem is even more challenging. In the field of statistical signal processing, solutions aimed at specific cases have been proposed. The development of efficient and numerically robust adaptive algorithms in blind source separation, for either instantaneous or convolutive mixtures, remains an open challenge. On the other hand, blind deconvolution of communication channels has been studied since the 1960s and 1970s. Since then, various types of efficient adaptive solutions have been proposed in this field. The proper understanding of these solutions can suggest a path to further understand the existing solutions for the broader problem of blind source separation and to obtain efficient algorithms in this context. Consequently, in this work we (i) revisit the problem formulation of blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems, and the existing relations between these problems, (ii) address the existing solutions for blind deconvolution in the multiuser case, verifying their limitations and proposing modifications, resulting in the development of algorithms with proper separation performance and numeric robustness, and (iii) relate the kurtosis based criteria of blind multiuser deconvolution and blind source separation.