Submitted by Marilene Donadel (marilene.donadel@unioeste.br) on 2019-03-13T00:48:12Z No. of bitstreams: 1 Camila_Hinterholz_2015.pdf: 2996844 bytes, checksum: f54562c9458e8a2460e3978c1be500c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-13T00:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camila_Hinterholz_2015.pdf: 2996844 bytes, checksum: f54562c9458e8a2460e3978c1be500c2 (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Biopolymers, especially Poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), have been receiving big attention in order to minimize environmental damage caused by plastics from petrochemical industries. In this context, the aim of this paper was to formulate a mathematical model to describe the PHB production by Cupriavidus necator, from a detailed theoretical study. To this end, 6 models were evaluated, being 5 for cell growth and 1 for product formation, all from the literature. The ordinary differential equations system was solved numerically by Rosenbrock method. To the parameters estimation, an algorithm based on the Genetic Algorithms was developed and implemented in the software Maple®. To validate the models, experimental data at 30, 32,5, 35 and 37,5 °C were obtained from the literature. From the data analysis, it was observed that the best temperature, for both cell growth and product formation was 32,5 °C, and that the PHB production in partially associated with cell growth. To the parameters estimation, the ordinary differential equations system, obtained from the phenomenological modelling of non-structured and non-segregated models, was evaluated together with the models from the literature. The results for the objective function and correlation coefficient indicated that all the studied models adjusted well to the experimental data at all temperatures. Thus, some statistical tests were applied in order to better evaluate the models fitting, and the results indicated the Andrews’s (1968) model as the one that best represents the data from 32,5 °C, and Heinzle e Lafferty’s (1980) model for 35 °C. For the data at 30 and 37,5 °C there was no statistically valid models found. In conclusion, the statistical methodology applied for the models discrimination and fitting evaluation made it possible to say which model best represents data at each temperature. / Os biopolímeros, em especial o Poli(3-hidroxibutirato) (PHB), têm recebido grande atenção na tentativa de minimizar danos ambientais causados pelo acúmulo de plásticos de origem petroquímica. Neste âmbito, o objetivo deste trabalho foi formular um modelo matemático para o processo de produção do PHB por Cupriavidus necator, a partir de um estudo teórico detalhado. Para tanto, foram avalliados 5 modelos de crescimento celular e 1 modelo para a formação do produto, todos obtidos da literatura. O sistema de equações diferenciais ordinárias foi resolvido numericamente pelo método de Rosenbrock. Para a estimação dos parâmetros dos modelos foi desenvolvido um algoritmo baseado nos Algoritmos Genéticos, o qual foi implementado no software Maple®. Para a validação dos modelos, dados experimentais de ensaios a 30, 32,5, 35 e 37,5 °C foram obtidos da literatura. A partir da análise dos dados foi verificado que a melhor temperatura, tanto para o crescimento da biomassa quanto para a formação do produto, foi de 32,5 °C, e que a produção de PHB está parcialmente associada ao crescimento celular. Para a estimação dos parâmetros, o sistema de equações diferenciais ordinárias obtidas a partir da modelagem fenomenológica de modelos não estruturados e não seguregados foi avaliado juntamente com os modelos da literatura. Os resultados obtidos para a função objetivo e coeficiente de correlação indicaram que todos os modelos estudados se ajustaram bem aos dados experimentais em todas as temperaturas. Assim, para uma melhor avaliação dos ajustes foram aplicados alguns testes estatísticos, cujos resultados indicaram o modelo de Andrews (1968) como sendo o que melhor representa os dados à temperatura de 32,5 °C, e o modelo de Heinzle e Lafferty (1980) para os dados à 35 °C. Para as temperaturas de 30 e 37,5 °C não foi encontrado um modelo estatisticamente válido. Logo, a metodologia estatística aplicada para a discriminação de modelos e avaliação da qualidade dos ajustes tornou possível a identificação do modelo que melhor representa os dados em cada temperatura.

Submitted by Fabricia Fialho Reginato (fabriciar) on 2015-07-23T01:11:46Z No. of bitstreams: 1 FelipeBrochier.pdf: 2248315 bytes, checksum: 51a12fbb2e530bf08f1847557932b381 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-23T01:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeBrochier.pdf: 2248315 bytes, checksum: 51a12fbb2e530bf08f1847557932b381 (MD5) Previous issue date: 2014-02 / Nenhuma / Este trabalho tem como objetivo otimizar o custo operacional dependente dos parâmetros de vazão de ar do condensador, número de aletas e de circuitos do condensador, frequência do compressor e parâmetros do dispositivo de expansão de um sistema de um condicionador de ar do tipo split hiwall unitário com vazão variável de refrigerante (VRV). Para a otimização foram consideradas as freqüências de ocorrência de quatro condições de temperatura do ambiente externo na cidade de Porto Alegre. O condicionador de ar abordado neste trabalho troca calor utilizando um ciclo de compressão de vapor de simples estágio, tendo como fluido de trabalho o refrigerante R-410A. O sistema completo, composto de um compressor, um condensador, um evaporador e tubo capilar, foi modelado analiticamente utilizando o software EES (Engineering Equation Solver) e ajustado de acordo com testes realizados em calorímetro. Para a otimização, um algoritmo genético foi programado no próprio EES. Após a otimização do custo operacional em função dos parâmetros físicos de projeto, o COP aumentou em até 12 % na condição de ar externo a 35 °C. A otimização em função dos parâmetros de controle mostrou aumento ainda mais significativo do COP do sistema. Também é feita uma comparação entre os valores de COP de um sistema de vazão constante de ar e refrigerante e um sistema com vazão variável de ar e refrigerante. / This work aims to optimize the operational cost of an air conditioning system with variable refrigerant flow (VRF). The cost is dependent of the following parameters: condenser air flow, number of condenser fins and circuits, compressor frequency and the expansion device. The optimization considered the frequencies of occurrence of four distinct ambient temperatures in the city of Porto Alegre. The air conditioner presented in this work exchange heat using a single stage vapor compression cycle, with the refrigerant R-410A as the working fluid. The complete system comprises a compressor, a condenser, an evaporator and a capillary tube and was analytically modeled using the EES (Engineering Equation Solver) software. The parameters were fitted according to results obtained in a calorimeter and for optimization, a genetic algorithm was programmed using the same software. After the optimization of the operational cost as a function of the project parameters, the COP was raised up to 12% in external ambient air at 35 °C. The optimization of the operational cost as a function of the control parameters showed even a more significant system COP raise. A comparison between the COP of a constant air and refrigerant flow system and a variable air and refrigerant flow system was also performed.

Submitted by Fabricia Fialho Reginato (fabriciar) on 2015-08-26T00:27:58Z No. of bitstreams: 1 CarlosWEISSHEIMER.pdf: 1780174 bytes, checksum: 5713fcfb8f07d336d4ef9416f67e4735 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-26T00:27:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosWEISSHEIMER.pdf: 1780174 bytes, checksum: 5713fcfb8f07d336d4ef9416f67e4735 (MD5) Previous issue date: 2012 / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / A tecnologia Internet Protocol Television (IPTV) é um fator impactante na sociedade. Ela tem sido explorada por diferentes meios de transmissão para a entrega de conteúdo multimídia sobre serviço baseado em Internet Protocol (IP). Atualmente, o IPTV é alvo de várias pesquisas, pois pode trazer muitos benefícios para a sociedade, tais como o suporte à interatividade e o aumento da interoperabilidade com redes domésticas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a implementação de um modelo computacional, baseado na aplicação de metaheurísticas, sobre uma plataforma IPTV, com o objetivo de desenvolver um algoritmo híbrido utilizando as metaheurísticas Busca Tabu (BT) e Algoritmo Genético (AG). Esse algoritmo permite que seja feita a análise e o estudo dos seguinte parâmetros: taxa de transmissão, qualidade de áudio, número de clientes e largura de banda, visando encontrar a melhor configuração dos mesmos para a transmissão IPTV dadas às características do cliente. Após a validação do algoritmo, foram realizados experimentos que auxiliaram a compreensão da dinâmica do sistema e viabilizaram encontrar uma boa solução, passível de simulação no simulador de rede Network Simulator 3 (NS3). / The Internet Protocol Television Technology (IPTV) is an impacting factor on society. It has been exploited by different means of transmission to the delivery of multimedia content over service based on Internet Protocol (IP). Currently, IPTV is the subject of several studies, since it can bring many benefits to society, such as interactivity support and increased interoperability with home networks. This paper presents the development and implementation of a computational model based on the application of metaheuristics on an IPTV platform in order to develop a hybrid algorithm using the metaheuristics Tabu Search (TS) and Genetic Algorithm (GA). This algorithm makes it possible to analysis and study of the following parameters: baud rate, audio quality, number of customers and network bandwidth in order to find the best setting for the IPTV transmission given the client characteristics. After validating the algorithm, experiments are performed to help understand the dynamics of the system and enable a good solution that can be simulated in the Network Simulator 3 (NS3).

Os simuladores de tráfego são programas computacionais que, através de diversos modelos, tentam simular o tráfego, o comportamento dos motoristas, o desempenho dos veículos, entre outros aspectos que envolvem uma rede viária. Estes modelos precisam ser calibrados para representar as condições de um determinado local. O objetivo da pesquisa foi propor um método de calibração de um microssimulador de tráfego através de dados coletados por estações de monitoramento. O estudo de caso foi realizado através do simulador VISSIM para um trecho do Rodoanel Mário Covas (SP-021), utilizando um algoritmo genético (AG). A calibração envolveu, além dos parâmetros comportamentais dos sub-modelos de car-following e lane-change, o ajuste das distribuições de velocidade desejada dos veículos e um método para simulação do congestionamento. A função fitness do AG foi baseada em três medidas de desempenho: uma que comparava gráficos de fluxo-velocidade simulados e observados e outras duas que comparavam a distribuição do volume de tráfego e o percentual de veículos comerciais por faixa de tráfego. Os resultados mostraram que a medida mais apropriada para a comparação dos gráficos foi a distância de Hausdorff modificada (MHD). A medida MHD também foi fundamental para garantir a ciência do método de simulação de congestionamento de tráfego proposto. O modelo calibrado foi validado usando dados de tráfego coletados em dias diferentes, pela mesma estação de monitoramento. / Traffic simulators are computer programs that, through various models, try to simulate traffic, driver behavior, vehicle performance, and other aspects involved in a road network. These models need calibration to represent local conditions satisfactorily. The objective of the research was to propose a method for the calibration of a traffic microsimulator based on traffic data collected by monitoring stations. To demonstrate the feasibility of the proposed approach, a case study was performed calibrating the simulator VISSIM for a section of Rodoanel Mario Covas (SP-021) using a genetic algorithm (GA). The calibration focused on behavioral parameters for car-following and lane-change submodels, as well as on the desired speed distributions of vehicles and on a method to simulate congestion. The GA fitness function was based on three performance measures: one that compared simulated and observed speed-flow plots, and two that compared the distribution of traffic volume and truck volumes across traffic lanes, respectively. The results showed that the most appropriate measure for comparison of the graphs was the modified Hausdor distance (MHD). MHD was also important to ensure the efficiency of the method used to simulate traffic congestion. The calibrated model was validate using traffic data collected on different days, by the same monitoring station.

O objetivo de projetos de reforma agrária é redistribuir terras de grandes latifúndios para terrenos menores, com destino à agricultura familiar. Um dos principais problemas do Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA) é subdividir uma parcela grande de terra em lotes menores que são balanceados com relação a certos atributos. Este problema é difícil por que precisa considerar diversas restrições legais e éticas. As soluções atuais são auxiliadas por computador, mas manuais, demoradas e suscetíveis a erros, tipicamente produzindo lotes retangulares de áreas similares mas que são injustos com relação a critérios como aptidão do solo ou acesso a recursos hidrográficos. Nesta dissertação, nós propomos um algoritmo genético para gerar subdivisões justas de forma automática. Nós apresentamos um algoritmo construtivo guloso randomizado baseado em locação-alocação para gerar soluções iniciais, assim como operadores de mutação e recombinação que consideram especificidades do problema. Experimentos com 5 instâncias reais e 25 instâncias geradas artificialmente confirmam a efetividade dos diferentes componentes do método proposto, e mostram que ele gera soluções mais balanceadas que as atualmente usadas na prática. / The goal of agrarian reform projects is the redistribution of farmland from large latifundia to smaller, often family farmers. One of the main problems the Brazilian National Institute of Colonization and Agrarian Reform (INCRA) has to solve is to subdivide a large parcel of land into smaller lots that are balanced with respect to certain attributes. This problem is difficult since it considers several constraints originating from legislation as well as ethical considerations. Current solutions are computer-assisted, but manual, time-consuming and error-prone, leading to rectangular lots of similar areas which are unfair with respect to soil aptitude and access to hydric resources. In this thesis, we propose a genetic algorithm to produce fair land subdivisions automatically. We present a greedy randomized constructive heuristic based on location-allocation to generate initial solutions, as well as mutation and recombination operators that consider specifics of the problem. Experiments on 5 real-world and 25 artificial instances confirm the effectiveness of the different components of our method, and show that it leads to fairer solutions than those currently applied in practice.

“The Stable marriage problem (SMP) is basically the problem of finding a stable matchingbetween two sets of persons, the men and the women, where each person in every group has a listcontaining every person that belongs to other group ordered by preference. The first ones to discovera stable solution for the problem were D. Gale and G.S. Shapley. Today the problem and most of itsvariations have been studied by many researchers, and for most of them polynomial time algorithmsdo not exist. Lately genetic algorithms have been used to solve such problems and have oftenproduced better solutions than specialized polynomial algorithms. In this thesis we study and showthat the Stable marriage problem has a number of important real-world applications. It theexperimentation, we model the original problem and one of its variations and show the benefits ofusing genetic algorithms for solving the SMP.” / Program: Magisterutbildning i informatik

This thesis presents a framework for history matching and model calibration of surfactant-polymer (SP) flooding. At first, a high-fidelity mechanistic SP flood model is constructed by performing extensive lab-scale experiments on Berea cores. Then, incorporating Sobol based sensitivity analysis, polynomial chaos expansion based surrogate modelling (PCE-proxy) and Genetic algorithm based inverse optimization, an optimized model parameter set is determined by minimizing the miss-fit between PCE-proxy response and experimental observations for quantities of interests such as cumulative oil recovery and pressure profile. The epistemic uncertainty in PCE-proxy is quantified using a Gaussian regression process called Kriging. The framework is then extended to Bayesian calibration where the posterior of model parameters is inferred by directly sampling from it using Markov chain Monte Carlo (MCMC). Finally, a stochastic multi-objective optimization problem is posed under uncertainties in model parameters and oil price which is solved using a variant of Bayesian global optimization routine. <br>

As estruturas aeronáuticas estão sujeitas a diversas solicitações, devido principalmente às interações com o escoamento aerodinâmico, que podem causar distúrbios e vibrações, comprometendo seu desempenho. Diversas pesquisas vêm sendo realizadas para solucionar estes problemas. Dentre elas está o uso de atuadores e sensores piezelétricos integrados na estrutura, que juntamente com um sistema de controle passa a ser denominada estrutura inteligente, a qual promove o controle ativo de vibrações garantindo um aumento no desempenho. O objetivo deste trabalho é obter parâmetros ótimos de um controlador não convencional baseado na lógica difusa para controle de vibrações em uma viga com atuadores e sensores piezelétricos. A viga e elementos piezelétricos são modelados pelo método de elementos finitos utilizando o princípio variacional eletromecânico. O sistema de controle difuso, o qual está se tornando amplamente utilizado principalmente devido à sua capacidade de representar sistemas não lineares e complexos, é baseado nos modelos difusos de Mamdani e Takagi-Sugeno-Kang. A otimização é feita através de algoritmo genético que é um processo de procura probabilística baseado nas leis de seleção natural influenciadas pelas teorias de Charles Darwin. São otimizados os valores dos ganhos de controle, bem como os suportes dos conjuntos difusos da base de conhecimento. São feitas comparações com o controlador difuso obtido por processo de ajuste manual. / Aeronautical structures are subject to a variety of loads, due mainly to the iteration with the aerodynamic flow that can present disturbances, compromising their performance. Various researches have been carried out to solve these problems. Among them, the use of piezoelectric actuators and sensors integrated to the structure, jointly with a control system, the so-called smart structure technology, has been seen with good potentiaI. A smart structure promotes active vibration control, guaranteeing a performance increase. The objective of this work is to obtain optimal control parameters of a non-conventional vibration controller based on the fuzzy logic. A smart beam with piezoelectric actuators and sensors, that has been modeled by the finite element method, has been used to controI. The fuzzy control, which is becoming broadly utilized, mainly due to its capacity to represent complex and non-linear systems, is based in Mamdani and Takagi-Sugeno-Kang fuzzy models. The optimization scheme is based on genetic algorithms, a methodology inspired on the natural selection laws influenced by the Darwin\'s theories. Gains values and membership functions are optimized. Comparisons with the fuzzy controller achieved by trial and error parameters tuning are presented.

O trânsito das metrópoles do novo milênio é um dos problemas que mais leva ao desperdício de recursos, com a consequente redução da qualidade de vida nas metrópoles. Os gastos ligados a vários fatores fazem com que o uso do veículo na hora do pico de trânsito seja duas vezes maior que o normal. O trânsito também gera poluição e consequentemente contribui para doenças pulmonares. O problema de planejamento operacional das infraestruturas viárias em uma grande metrópole constitui algo muito complexo. Problemas deste tamanho ainda não podem ser enfrentados, pelos sistemas computacionais modernos, na sua totalidade. Este problema se resolve dividindo as metrópoles em áreas nas quais é possível conduzir estudos que resolvam as situações locais. A circulação entre zonas distantes das metrópoles é suportada pelas vias expressas, as quais podem ser otimizadas globalmente. Com o crescimento das metrópoles e de seu número de veículos, muitas vezes, as infraestruturas ficam inadequadas, fazendo com que parte dos fluxos das vias expressas invadam os bairros. Neste trabalho se propõe fortalecer a capacidade dos bairros de enfrentar as situações de fluxos intensos. O processo proposto é hierárquico tendo uma primeira fase composta de estudos locais efetuados com simulação micro/mesoscópica, e uma sucessiva otimização global baseada nos resultados das locais. O sistema de otimização necessita de um teste que avalia as soluções escolhidas ao longo do processo. Na literatura da engenharia de tráfego se encontram diferentes níveis de análise do trânsito que geram as três categorias de modelos de simulação. Estas categorias ganham os nomes de modelos microscópicos, mesoscópicos e macroscópicos, mas nenhuma se mostra apta a ser utilizada como teste do sistema proposto. Neste trabalho se propõe um simulador que abstrai o conceito de rede viária reduzindo os custos computacionais até conseguir simular uma inteira metrópole. A técnica de estudo proposta, nos testes, se revela útil em determinadas situações, mas ainda deve ser confrontada com as novas tecnologias capazes de refinar os planos operacionais em tempo real na base dos dados de sensores e câmeras espalhados nas infraestruturas. / The traffic of new-millennium metropolises is one of the problems that most cause resources waste, consequently reducing the quality of life in these metropolises. The costs related to a series of causes make the use of vehicles at rush times be twice as frequent as during other times. The traffic also generates pollution, hence contributing to pulmonary diseases. The infrastructures operational planning problems in big cities is a complex issue. Such big problems still cannot be fully faced by modern computer systems. This can be solved dividing the cities into areas where it is possible to run studies to solve local situations. The circulation between distant areas in metropolises can be done via express motorways, which can be globally improved. With the expansion of big cities and their vehicles, the infrastructures frequently become inadequate and the stream invades neighborhoods. The aim of the present work is to improve the capacity of neighborhoods streams, offering besides technical norms, a global optimization based on local results. The optimization system needs a test that evaluates the chosen solutions along the process. In traffic engineering literature, there are different levels of traffic analysis that generate the three simulation model categories. These categories are named microscopic, mesoscopic, and macroscopic models, but none of them is able to be used as test to the proposed system. In this work, it is proposed a simulator that abstracts the concept of road network, reducing the computer expenses up to the simulation of a whole city. The study technic pruioposed in the tests shows itself as useful in certain situations, but still must be confronted with new technologies able to refine the operational plans in real time based on the sensors and cameras data.

O presente trabalho utiliza o método Design Construtal para desenvolver o estudo numérico de uma configuração de caminhos de alta condutividade de geometria trifurcada que minimiza a resistência ao fluxo de calor, quando a área do caminho trifurcado é mantida constante. O objetivo deste trabalho é o estudo da influência da geometria sobre o desempenho térmico do sistema bem como a otimização do mesmo, assim obtendo uma configuração que minimiza a resistência térmica para cada condição imposta. São apresentadas as considerações e hipóteses utilizadas para a análise, obtendo a equação do calor regente e as condições de contorno do problema, bem como a função objetivo. Para a solução numérica da equação da condução do calor, é utilizado o software MATLAB ®, especificamente as ferramentas PDETOOL, Partial Differential Equations Tool, e GA, Algoritmo Genético. A resistência térmica é minimizada para cada grau de liberdade. A cada nível de otimização, a influência do grau de liberdade em questão é estudada, obtendo um mapeamento da importância de cada grau de liberdade sobre o sistema trifurcado. Também são obtidas as configurações ótimas para diferentes frações de área. Posteriormente, é estudado o comportamento da configuração ótima do sistema para diferentes temperaturas do final das bifurcações do sistema, mostrando que, para as temperaturas estudadas neste trabalho, a configuração ótima não se altera, apenas a resistência térmica, com a alteração na temperatura do sumidouro direito sendo mais influente sobre essa, seguida do sumidouro central e, por fim, do sumidouro esquerdo. Finalmente, este trabalho mostra, com esses resultados, que a geometria ótima é aquela que melhor distribui as imperfeições do sistema, de acordo com o princípio da ótima distribuição das imperfeições e, também, possui robustez quanto às pequenas imperfeições inseridas no sistema. / The present work employs Constructal Design method to develop a numerical study of a triforked high conductivity pathway that minimizes the heat flow resistance when the triforked pathway area is kept constant. The objective of this work is the study of the influence of the geometry over the thermal performance of the system as well as the optimization of the latter, thus obtaining a configuration that minimizes the thermal resistance for each imposed condition. The considerations and hypothesis for the analysis are shown, obtaining a reigning heat equation and boundary conditions for the system, as well as the objetctive function (minimization of the maximum temperature). For the numerical solution of the heat conduction equation, it is utilized MATLAB ® software, specifically the PDETOOL, Partial Differential Equations Tool, and GA, Genetic Algorithm, toolboxes. The thermal resistance is minimized for every degree of freedom. In each level of optimization, the influence of the degree of freedom in question is studied, obtaining a mapping of the importance of each degree of freedom over the performance of the triforked pathway. Optimal configurations are also obtained for different area fractions. Posteriorly, the behavior of the optimal geometry is studied for different temperatures of the branches of the system. Results show that, for the temperatures studied in this work, the optimal configuration does not change, only the thermal resistance, with the increase of temperature of the right sink being more influential over it, followed by the temperature of the middle sink and, at last, the temperature of the left sink. Finally, this work shows, with these results, that the optimal geometry is the one that better distributes the imperfections of the systems, which is in accordance to the principle of the optimal distribution of imperfections, while possessing a certain robustness over small imperfections inserted in the system.