Worldwide concern about the environmental problems and a possible energy crisis has led to increasing interest in clean and renewable energy generation. Among various renewable energy sources, wind power is the most rapidly growing one. Therefore, how to provide efficient, reliable, and high-performance wind power generation and distribution has become an important and practical issue in the power industry. In addition, because of the new constraints placed by the environmental and economical factors, the trend of power system planning and operation is toward maximum utilization of the existing infrastructure with tight system operating and stability margins. This trend, together with the increased penetration of renewable energy sources, will bring new challenges to power system operation, control, stability and reliability which require innovative solutions. Flexible ac transmission system (FACTS) devices, through their fast, flexible, and effective control capability, provide one possible solution to these challenges. To fully utilize the capability of individual power system components, e.g., wind turbine generators (WTGs) and FACTS devices, their control systems must be suitably designed with high reliability. Moreover, in order to optimize local as well as system-wide performance and stability of the power system, real-time local and wide-area coordinated control is becoming an important issue. Power systems containing conventional synchronous generators, WTGs, and FACTS devices are large-scale, nonlinear, nonstationary, stochastic and complex systems distributed over large geographic areas. Traditional mathematical tools and system control techniques have limitations to control such complex systems to achieve an optimal performance. Intelligent and bio-inspired techniques, such as swarm intelligence, neural networks, and adaptive critic designs, are emerging as promising alternative technologies for power system control and performance optimization. This work focuses on the development of advanced optimization and intelligent control algorithms to improve the stability, reliability and dynamic performance of WTGs, FACTS devices, and the associated power networks. The proposed optimization and control algorithms are validated by simulation studies in PSCAD/EMTDC, experimental studies, or real-time implementations using Real Time Digital Simulation (RTDS) and TMS320C6701 Digital Signal Processor (DSP) Platform. Results show that they significantly improve electrical energy security, reliability and sustainability.

A Inteligência Artificial Distribuída traz uma série de novas perspectivas para a computação quando considera sistemas heterogêneos, adaptativos, evolutivos, continuamente em funcionamento e abertos. Estes sistemas, chamados de sociedades, apresentam tais características por permitirem que seus componentes, chamados de agentes, migrem entre sociedades, isto é, agentes podem sair e entrar em sociedades. Sociedades abertas permitem a migração dos agentes e coloca dois tipos de problemas para o agente que está migrando: problemas de linguagem e interação, que concernem ao uso de expressões usadas e à maneira como as interações são organizadas na nova sociedade; e, problemas de conhecimento e atuação, que se referem à como um agente irá se comportar a fim de realizar justamente aquilo que a sociedade espera dele. Este trabalho se atem aos problemas de conhecimento e atuação. Para que os agentes da sociedade possam cooperar e coordenar suas ações, é necessário que tenham conhecimento das capacidades, habilidades, desejos e planos dos outros agentes. Grande parte do conhecimento a respeito dos outros pode ser extraído dos papéis que estes podem assumir na sociedade. Assim sendo, o problema colocado para este trabalho é como os agentes da sociedade que receberam o agente imigrante e o próprio agente imigrante conhecerão/aprenderão os papéis uns dos outros. São desenvolvidos três mecanismos de identificação de papéis, bem como a comparação entre eles e sua adequação a tipos de migração. Os três mecanismos são os seguintes: i) Identificação de papéis por protocolo de apresentação: é proposta uma linguagem de descrição de protocolos (LDP) e uma especificação de protocolo de apresentação nesta LDP. Os agentes que utilizam este mecanismo conseguem se identificar com rapidez, porém necessitam conhecer várias informações “locais” da sociedade, o que pode ser muito restritivo para um agente migrante. ii) Identificação de papéis por observação e classificação: esta solução procura classificar o agente observado em um papel de um conjunto prédefinido de papéis. Neste conjunto, os papéis são descritos por meio de processos de interação (PI). Para isto, desenvolveu-se a noção de PI. Para isto, desenvolveu-se a noção de PI. Foram desenvolvidas duas formas de proceder a classificação: construir uma especificação do agente a partir da observação das suas ações e verificar se esta pertence ao conjunto pré-definido de papéis; e, verificar se o comportamento do agente confere com as execuções possíveis para algum dos papéis pré-definidos. Este mecanismo é mais adequado para sociedades abertas e tem boa precisão no resultado apresentado, porém, a identificação do papel de um agente pode ser demorada. iii) Identificação de papéis por reconhecimento de intenções em planos: este mecanismo baseia-se na existência de uma relação entre intenções e papéis. A partir das ações observadas para o agente, procura-se saber qual seu plano, sua intenção e, conseqüentemente, seu papel. Para isto foi implementado um procedimento de indução de planos. Este mecanismo também é adequado para sociedades abertas, no entanto, a identificação, embora satisfatória, nem sempre é completamente correta. Estes três mecanismos foram testados em simulações numa implementação da sociedade Produtor - Consumidor, onde puderam ser comprovadas as características de cada um. / Distributed Artificial Intelligence brings a number of new perspectives to Computing Science when heterogeneous, adaptative and evolutive systems, those under functioning and open, are taken into consideration. These systems, named societies, present these characteristics because they allow their components, named agents, to migrate within societies, that is, agents are allowed to enter and to leave societies. Agents' migration brings two kinds of problems to the migrating agent: language and interaction problems both related to the use of used expressions and to the way the interactions are organized in the new society; and, knowledge and performance problems refering to the way the agent will behave in order to accomplish exactly what society expects him to do. This work is limited to knowledge and performance problems. In order to cooperate and coordinate their actions, the society's agents need to learn about the capabilities, abilities wishes and plans of other agents. A great part of knowledge of others can be extracted from the social roles these agents can play. Therefore, the problem posed in this work is how social agents who has received an immigrating agent and the immigrating agent himself will know and learn one another's roles. Three role identification mechanisms, and the comparison between them and their adaptation to migration types as well are developed. The three mechanisms are the following: i) Role Identification by means of presentation protocol:a language of protocol description (LPD) and a specification of presentation protocol in this LPD are proposed. The agents who use this mechanism can rapidly identify each other, however they need know a number of 'local' social information, which can be very restrictive to the migrating agent. ii) Role identification by means of observation and classification: this solution tries to classify the observed agent as a role out of set of definite roles. In this set, the roles are described by means of interactional processes (IP). Therefore, the notion of IP was developed. Two ways to proceed the role classification were developed: to build the agent's especification departing from the observation of their actions and to check whether this especification belongs to a set of pre-defined roles; and to check whether the agent's behavior fits the possible executions to some predefined roles. This mechanism is more adequate to open societies and has good precision in the result presented, but, the agent's role identification can last longer. iii) Role Identification by means of intention and plans recognition: this mechanism is based on the existence of a relationship between intentions and roles. By departing from the agent's observed actions, his plan, intention, consequently, his role is recognized. Therefore an induced plan procedure was implemented. This mechanism is also adequate to open societies, however, the identification, though satisfactory, is not always totally correct. These three mechanisms were tested in simulated situations in a kind of Producer- Consumer Society implementation in which each one's characteristics could be verified.

A Inteligência Artificial Distribuída traz uma série de novas perspectivas para a computação quando considera sistemas heterogêneos, adaptativos, evolutivos, continuamente em funcionamento e abertos. Estes sistemas, chamados de sociedades, apresentam tais características por permitirem que seus componentes, chamados de agentes, migrem entre sociedades, isto é, agentes podem sair e entrar em sociedades. Sociedades abertas permitem a migração dos agentes e coloca dois tipos de problemas para o agente que está migrando: problemas de linguagem e interação, que concernem ao uso de expressões usadas e à maneira como as interações são organizadas na nova sociedade; e, problemas de conhecimento e atuação, que se referem à como um agente irá se comportar a fim de realizar justamente aquilo que a sociedade espera dele. Este trabalho se atem aos problemas de conhecimento e atuação. Para que os agentes da sociedade possam cooperar e coordenar suas ações, é necessário que tenham conhecimento das capacidades, habilidades, desejos e planos dos outros agentes. Grande parte do conhecimento a respeito dos outros pode ser extraído dos papéis que estes podem assumir na sociedade. Assim sendo, o problema colocado para este trabalho é como os agentes da sociedade que receberam o agente imigrante e o próprio agente imigrante conhecerão/aprenderão os papéis uns dos outros. São desenvolvidos três mecanismos de identificação de papéis, bem como a comparação entre eles e sua adequação a tipos de migração. Os três mecanismos são os seguintes: i) Identificação de papéis por protocolo de apresentação: é proposta uma linguagem de descrição de protocolos (LDP) e uma especificação de protocolo de apresentação nesta LDP. Os agentes que utilizam este mecanismo conseguem se identificar com rapidez, porém necessitam conhecer várias informações “locais” da sociedade, o que pode ser muito restritivo para um agente migrante. ii) Identificação de papéis por observação e classificação: esta solução procura classificar o agente observado em um papel de um conjunto prédefinido de papéis. Neste conjunto, os papéis são descritos por meio de processos de interação (PI). Para isto, desenvolveu-se a noção de PI. Para isto, desenvolveu-se a noção de PI. Foram desenvolvidas duas formas de proceder a classificação: construir uma especificação do agente a partir da observação das suas ações e verificar se esta pertence ao conjunto pré-definido de papéis; e, verificar se o comportamento do agente confere com as execuções possíveis para algum dos papéis pré-definidos. Este mecanismo é mais adequado para sociedades abertas e tem boa precisão no resultado apresentado, porém, a identificação do papel de um agente pode ser demorada. iii) Identificação de papéis por reconhecimento de intenções em planos: este mecanismo baseia-se na existência de uma relação entre intenções e papéis. A partir das ações observadas para o agente, procura-se saber qual seu plano, sua intenção e, conseqüentemente, seu papel. Para isto foi implementado um procedimento de indução de planos. Este mecanismo também é adequado para sociedades abertas, no entanto, a identificação, embora satisfatória, nem sempre é completamente correta. Estes três mecanismos foram testados em simulações numa implementação da sociedade Produtor - Consumidor, onde puderam ser comprovadas as características de cada um. / Distributed Artificial Intelligence brings a number of new perspectives to Computing Science when heterogeneous, adaptative and evolutive systems, those under functioning and open, are taken into consideration. These systems, named societies, present these characteristics because they allow their components, named agents, to migrate within societies, that is, agents are allowed to enter and to leave societies. Agents' migration brings two kinds of problems to the migrating agent: language and interaction problems both related to the use of used expressions and to the way the interactions are organized in the new society; and, knowledge and performance problems refering to the way the agent will behave in order to accomplish exactly what society expects him to do. This work is limited to knowledge and performance problems. In order to cooperate and coordinate their actions, the society's agents need to learn about the capabilities, abilities wishes and plans of other agents. A great part of knowledge of others can be extracted from the social roles these agents can play. Therefore, the problem posed in this work is how social agents who has received an immigrating agent and the immigrating agent himself will know and learn one another's roles. Three role identification mechanisms, and the comparison between them and their adaptation to migration types as well are developed. The three mechanisms are the following: i) Role Identification by means of presentation protocol:a language of protocol description (LPD) and a specification of presentation protocol in this LPD are proposed. The agents who use this mechanism can rapidly identify each other, however they need know a number of 'local' social information, which can be very restrictive to the migrating agent. ii) Role identification by means of observation and classification: this solution tries to classify the observed agent as a role out of set of definite roles. In this set, the roles are described by means of interactional processes (IP). Therefore, the notion of IP was developed. Two ways to proceed the role classification were developed: to build the agent's especification departing from the observation of their actions and to check whether this especification belongs to a set of pre-defined roles; and to check whether the agent's behavior fits the possible executions to some predefined roles. This mechanism is more adequate to open societies and has good precision in the result presented, but, the agent's role identification can last longer. iii) Role Identification by means of intention and plans recognition: this mechanism is based on the existence of a relationship between intentions and roles. By departing from the agent's observed actions, his plan, intention, consequently, his role is recognized. Therefore an induced plan procedure was implemented. This mechanism is also adequate to open societies, however, the identification, though satisfactory, is not always totally correct. These three mechanisms were tested in simulated situations in a kind of Producer- Consumer Society implementation in which each one's characteristics could be verified.

We look at robotic systems made of separate discrete components that, by self-assembling, can organize into physical structures of growing size. We review 22 such systems, exhibiting components ranging from passive mechanical parts to mobile<p>robots. We present a taxonomy of the systems, and discuss their design and function. We then focus on a particular system, the swarm-bot. In swarm-bot, the components that assemble are self-propelled modules that are fully autonomous in power, perception, computation, and action. We examine the additional capabilities and functions self-assembly can offer an autonomous group of modules for the accomplishment of a concrete task: the transport of an object. The design of controllers is accomplished in simulation using<p>techniques from biologically-inspired computing. We show that self-assembly can offer adaptive value to groups that compete in an artificial evolution based on their fitness in task performance. Moreover, we investigate mechanisms that facilitate the design of self-assembling systems. The controllers are transferred to the physical swarm-bot system, and the capabilities of self-assembly and object transport are extensively evaluated in a range of different environments. Additionally, the controller for self-assembly is transferred and evaluated on a different robotic system, a super-mechano colony. Given the breadth and quality of the results obtained, we can say that the swarm-bot qualifies as the current state of the art in self-assembling robots. Our work supplies some initial evidence (in form of simulations and experiments with the swarm-bot) that self-assembly can offer robotic systems additional capabilities and functions useful for the accomplishment of concrete tasks.<p> / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Thesis (M.S. in Systems Engineering)--Naval Postgraduate School, June 2010. / Thesis Advisor(s): Goshorn, Rachel ; Goshorn, Deborah. "June 2010." Description based on title screen as viewed on June 24, 2010. Author(s) subject terms: Anomaly Detection, Artificial Intelligence, Automation, Behavior Analysis, Distributed Artificial Intelligence, Intelligence-Surveillance-Reconnaissance, Maritime Domain Awareness, Maritime Force Protection, Multi-agent Systems, Network-centric Operations, Network-centric Systems Engineering, Network-centric Warfare, Smart Sensor Networks, Systems Engineering, Systems Integration, System of Systems. Includes bibliographical references (p. 209-212). Also available in print.