This work introduces a new encryption algorithm. The main motivation to the suggested algorithm is to attempt to open new ways and alternative visions that may be eventually integrated into well established cryptography algorithms being used today. When RSA, DES, and several other algorithms are compared, at least a common and central point can be identified; the majority of the known algorithms provides security based on the concept of one-way mathematical functions that are "easy" to be used but "hard" to be broken. The trust on this mathematical statement is fair enough for now; but in a mid-term future, as a foresight act, new technologies can indeed emerge and shake this belief. This work highlights the threat that the Quantum Computers can bring to the current cryptographic algorithms and it proposes a new encryption technique that might be used in conjunction with the current technology. The new algorithm is solely based on low processing power, efficient network communication and uncertainty of the discovery of information.

Por sua relevância prática, por exemplo no controle de atitude com atuadores on-off, a dinâmica de sistemas chaveados tem recebido atenção crescente. Um dos aspectos ainda pouco investigado é o impacto de restrições temporais de chaveamento e outros fenômenos não-lineares sobre a dinâmica destes sistemas. Os estudos desenvolvidos, até o momento, têm-se baseado em análise teórica e simulação. O presente trabalho ocupa-se com o desenvolvimento de um sistema de laboratório para viabilizar investigações experimentais com sistemas chaveados. O sistema desenvolvido possui dinâmica semelhante à do estágio superior de um veículo lançador de satélites. Este sistema é controlado via software e consiste em uma plataforma girante, um sensor de atitude e atuadores. O software permite implementação de diferentes não-linearidades, por exemplo diferentes restrições de chaveamento, podendo assim ser implementadas uma série de características relevantes no estudo de sistemas chaveados. A função descritiva foi a principal ferramenta utilizada para representar as não-linearidades durante a análise do sistema de controle e na identificação do modelo do protótipo. Uma técnica de projeto de controladores robustos foi avaliada experimentalmente e tais controladores tiveram desempenho melhor do que os controladores tradicionais. A utilidade do protótipo no estudo de movimentos complexos, tais como movimentos persistentes não periódicos, é enfatizada.

Este trabalho apresenta uma estratégia de controle digital baseada em um algoritmo adaptativo por modelo de referência aplicável a uma classe de sistemas lineares contínuos, cujas dinâmicas não são completamente conhecidas, e que estão submetidas a erros de modelagem e perturbações externas. O algoritmo adaptativo empregado, que consiste basicamente em manter constantes os parâmetros do controlador digital por N períodos de amostragem, é desenvolvido a partir da teoria de estabilidade de Lyapunov. Espera-se que a planta controlada tenha um desempenho satisfatório para os casos de ausência ou de presença de erros de modelagem e perturbações externas, e que seja capaz de resolver o problema da perda instantânea de persistência uma vez que a atualização paramétrica integra os valores dessas variáveis de excitação em intervalos de tempo de largura N. A partir da proposta do algoritmo adaptativo, é efetuado um rigoroso estudo teórico da estabilidade e da robustez do sistema de controle, de forma a permitir a aplicação dos conceitos desenvolvidos a sistemas similares, emprestando-lhes dessa forma um caráter de generalidade. Para a convergência paramétrica é necessário requerer que o sinal de entrada de referência externa seja persistentemente excitante (ou suficientemente rico), o que conduz ao vetor regressor da planta controlada também persistentemente excitante. No intuito de ilustrar os resultados alcançados, são apresentadas simulações da planta controlada na ausência e na presença de erros de modelagem e perturbações externas.

Neste trabalho é tratado problema de rastreamento estável de uma trajetória de referência para um modelo de helicóptero de laboratório com 3 graus de liberdade. Duas abordagens são consideradas no problema de controle: a primeira consiste em um compensador PID e a segunda compreende um controlador baseado na aproximação de uma dada função não-linear do sistema. No primeiro caso, é apresentado o compensador PID com o intuito de ilustrar o procedimento de parte do projeto utilizado para o controlador adaptativo, além de servir de referência para avaliação de desempenho. No caso do controlador adaptativo, são propostas duas estratégias de controle: uma Rede Neural Artificial (RNA) e uma Rede Wavelet com Bias (RWB) com adaptação estrutural, ambas combinadas a um compensador PD. A lei de controle proposta é capaz de compensar distúrbios desconhecidos e limitados, bem como dinâmicas não-modeladas do tipo não-estruturadas do helicóptero. O segundo método de Lyapunov é usado na obtenção das leis de adaptação para os pesos da rede, os quais são atualizados em tempo real, e da estabilidade do sistema de controle, garantindo erros de rastreamento pequenos e sinais de controle limitados. A estratégia baseada em uma RNA necessita de um ajuste prévio do número de unidades na camada escondida, enquanto que usando a RWB essa restrição é eliminada por um algoritmo de adaptação da estrutura da rede. A prova de estabilidade do sistema de controle é apresentada e resultados realistas de simulação são discutidos.

Neste trabalho inicialmente se investiga a possibilidade de utilização de uma inovadora transformada de tempo-frequência, conhecida como transformada S, para a análise de dados do detector de ondas gravitacionais ALLEGRO. Verifica-se que sua utilidade para este detector é limitada por causa da estreita largura de banda do mesmo. No entanto, argumenta-se que pode ser útil para detectores interferométricos. Em seguida, é apresentado um método robusto para a análise de dados baseado em um teste de hipótese conhecido como critério de Neyman-Pearson, para a determinação de eventos candidatos a sinais impulsivos. O método consiste na construção de funções de distribuição de probabilidade para a energia média ponderada dos blocos de dados gravados pelo detector, tanto na situação de ausência de sinal como para o caso de sinal misturado ao ruído. Com base nessas distribuições é possível encontrar a probabilidade do bloco de dados, (no qual um evento candidato é localizado), não coincidir com um bloco de ruído. Essa forma de busca por sinais candidatos imersos no ruído apresenta concordância com outro método utilizado para esse fim. Conclui-se que este é um método promissor, pois não é necessário passar por um processo mais refinado na busca por eventos candidatos, assim diminuindo o tempo de processamento computacional.

This thesis consists of an extensive study of the Weak Stability Boundary (WSB) concept in low-energy Earth-to-Moon mission design within the mathematical structure provided by the Planar Circular Restricted Three-Body Problem (PCR3BP). By employing the patched three-body approach to approximate the Sun-Earth-Moon-spacecraft system, we examine and characterize the construction of Earth-to-Moon transfer orbits. Then, we focus on the final portion of the transfer trajectories, investigating the WSB algorithmic definition proposed by E. Belbruno. We perform a dynamical characterization of the WSB associated sets generated in the lunar sphere of influence by two implementations of this algorithmic definition, namely, considering the Moon as a punctual mass and as a body with finite radius. In addition, the associated sets are analysed according to relevant criteria established on three-body problem elements in order to clarify their possible applicability in external and internal transfers and to verify the consistency of the algorithmic construction procedure. Finally, we extract the boundary of stability and investigate the structure of the boundary set by characterizing specific stable-unstable transitions. This study identifies various vulnerable aspects of the algorithmic definition concerning the adequate detection of stability regions for ballistic lunar capture, and indicates required corrections to the algorithmic construction.

O objetivo deste trabalho é o de estudar as leis de conservação para a mecânica dos meios contínuos, estendendo também o método de Hamilton para esses sistemas, e ao mesmo tempo torná-lo valido para operadores não lineares, não necessariamente potenciais, tratáveis através de abordagem variacional. Assim, inicia-se utilizando espaços de funções convenientes vistos como espaços vetoriais. Posteriormente mune-se tais espaços com uma estrutura de variedade simplética e de uma generalização da noção de Parênteses de Poisson. Nesse contexto, insere-se também uma outra generalização dos sistemas Hamiltonianos que denominamos de bi-Hamiltonianos. Além de ilustrarmos o texto com diversos exemplos de aplicação à mecânica, procuramos introduzir na primeira abordagem (espaços vetoriais) algumas novas técnicas para tratarmos de problemas tidos como não potenciais, enfatizando três tipos, a saber: sistemas Hamiltonianos generalizados, funcionais invariantes no tempo e funcionais construídos a partir de um produto semi-escalar.

Neural networks, control and systems theory and techniques are utilized in this work to improve the accuracy of measurement instruments. Contributions can be classified by subject under the major field they belong to. One contributions is the mathematical formulation of instruments based on system approach; it permits the global treatment of the measurements system without particularizing parts or having to specify the cause of the problems. Therefore, it guarantees that the advantages of systems approach are reached. Another contribution is the utilization of neural networks as estimators or as neurocontrollers. The neural estimators of measurement system functions are called emulator herein. Within this context the second method of Lyapunov is employed to study the stability and tracking of the system, resulting in a compensating measurement system with self adjustment. Another contribution is a basic procedure to building neural networks in a way that their capability to universal approximation to continuous functions is taken advantage of. Methodologies used in neural networks are reviewed, they are used to choosing the topology of the neural network and the number of hidden neurons. The innovation of this procedure is the utilization of polynomial interpolation theory, more specifically the Chebyshev theorem. It determines the size of the training set and indicates the elements of this training set to achieve the desired accuracy.

Nesta tese usamos o conceito de propagador quântico quadridimensional representado nas coordenadas da frente de luz para definir a função de Green no tempo x+(= t+z). Calculamos a correção perturbativa à função de Green de dois corpos na frente de luz considerando os diagramas "escada"e "escada-cruzado". Construímos um conjunto hierárquico de equações acopladas para a função de Green de dois corpos na frente de luz, que é fisicamente equivalente à equação de Bethe-Salpeter quadridimensional. Aplicamos este formalismo para analisar sistemas de dois bósons e de dois férmions. Mostramos que a corrente eletromagnética de um sistema composto por dois bósons carregados, tem uma estrutura de muitos corpos mesmo na aproximação de impulso, quando descrita com o tempo x+. Em termos da componente de dois corpos do sistema ligado, a corrente contém operadores de dois corpos. Discutimos o processo de criação de par pelo fóton no referencial de Drell-Yan, e interpretamos isto como uma contribuição do modo zero para a corrente. Construímos um conjunto de equações hierárquicas acopladas para a função de Green de dois férmions no modelo de Yakawa na frente de luz, que é equivalente ao propagador de dois férmions na aproximação "escada". Demonstramos que a expansão sistemática do kernal da equação de Bethe-Salpeter na frente de luz elimina naturalmente as divergências nas integrais nos momentos transversos. A renormalização da equação de Bethe-Salpeter na frente de luz e na aproximação "escada" segue da expansão sistemática do seu kernel derivada das equações hierárquicas para as funções de Green.

Antenas e redes de antenas de microfita híbridas planas e cilíndricas, com patches retangulares e operando no modo TM11, são os tópicos deste trabalho. Alimentadas por pontas de prova coaxiais, diferentemente das convencionais, esses irradiadores podem exibir baixos níveis de polarização cruzada em seus planos H. Partindo da topologia híbrida convencional, antenas embutidas (flush-mounted microstrip antennas) são analisadas, projetadas, implementadas e ensaiadas na faixa do ISM da banda S. Modelos analíticos, como o da cavidade ressonante e o da corrente elétrica superficial, são utilizados na análise e no pré-projeto desses irradiadores. Procedimentos originais são estabelecidos para o cálculo das funções de Green de correntes verticais, enquanto que um novo modelo é proposto para caracterizar a ponta de prova coaxial de alimentação. Como resultado, a assimetria do diagrama de irradiação no plano E, ocasionada pela ponta de prova coaxial de alimentação, pôde ser descrita adequadamente. Estes modelos também são utilizados na análise e pré-projeto de redes lineares e circunferenciais de antenas híbridas. Com as dimensões de pré-projeto determinadas a partir dos modelos analíticos, otimizações foram conduzidas no HFSS de modo a estabelecer as dimensões de construção dos protótipos. Quatro antenas embutidas são confeccionadas em tecnologia SIW: um elemento plano, uma rede colinear de quatro antenas e dois elementos cilíndricos. Os bons resultados experimentais obtidos atestam os procedimentos estabelecidos para os projetos dos irradiadores e os processos de construção dos protótipos.