Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344656.pdf: 3748522 bytes, checksum: 795053a56a667d6ef88a22e0b6b1e618 (MD5) Previous issue date: 2016 / O controle adaptativo livre de modelo, também conhecido como Model Free Adaptive Control (MFAC), é baseado no pseudo-partial-derivative (PPD) calculado a partir dos sinais de entrada e saída do sistema a ser controlado, e também utiliza um fator energético (?) fixo que penaliza o controle para fornecer um bom comportamento do processo de malha fechada para seguimento de referência e rejeição de perturbação de carga. Esta pesquisa apresenta novos algoritmos de adaptação para ajustar não só o PPD, mas também a ponderação ?, com base no Gradiente Clássico (CG), na Função Sigmoide (SF) e no Método de Newton (NM). Por outro lado, visando controlar maior variedade de processos lineares e não lineares são utilizados diferentes funcionais para o desenvolvimento de controladores livre de modelo MFAC na forma discreta. Considerando complexidades de malha como saturação do controle e perturbação periódica presentes na indústria, são desenvolvidas técnicas para tratar estes cenários no MFAC. Com estas propostas, projetos alternativos de controle são obtidos e, mediante a sintonização adequada dos parâmetros de projeto, são garantidos a estabilidade e o desempenho desejado do sistema de malha fechada. Simulações numéricas em processos monovariáveis lineares e não lineares demonstram a eficiência e superioridade das propostas dos controladores adaptativos quando se utiliza um mecanismo de estimação recursivo para calibrar esses parâmetros sobre o MFAC padrão. Índices de desempenho são usados para validar o comportamento dos algoritmos de controle propostos.<br> / Abstract : The Model Free Adaptive Control (MFAC) is based on the pseudo-partial-derivative (PPD) calculated from the input and output signals of the system to be controlled and also using a fixed penalty factor (?) that weights the control energy to provide a good behavior to the feedback process for reference tracking and load disturbance attenuation. This research presents new adaptation algorithms to adjust not only the PPD but also the ? factor and are based on the Classical Gradient (CG), Sigmoid Function (SF) and Newton Method (NM). On the other hand, in order to control a variety of linear and non-linear processes, different fitness functions are used for development of digital MFAC controllers. Considering loop complexities like control saturation and periodic disturbance present in the industry, control techniques are derived to deal with these scenarios in the MFAC. With these proposals, alternative control designs are obtained and by selecting good tuning parameters, stability and performance for the closed-loop system are ensured. Numerical simulations on SISO discrete-time linear and non-linear plants demonstrate the efficiency and superiority of the proposed adaptive controllers when using an estimation mechanism to adjust these parameters over the standard MFAC. Performance indices are applied to show the improvement of the behavior of the proposal control algorithms.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-19Bitstream added on 2015-03-03T12:07:27Z : No. of bitstreams: 1 000802410.pdf: 10179777 bytes, checksum: 8d6ac3de320655d10ad47b8803a8c222 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / No presente trabalho investigamos um método, o qual foi desenvolvido para resolver problemas de programação linear e não linear de grande porte. Neste método os problemas de programação linear são resolvidos pelo método primal simplex; já nos problemas com função objetivo não linear e restrições lineares é utilizado o método do gradiente reduzido; e para resolver os problemas com função objetivo e restrições não lineares: uma linearização de Taylor de primeira ordem nas restrições não lineares, uma função Langreangeana Aumentada e o método do gradiente reduzido são utilizados. Este método está implementado no pacote de otimização MINOS. Neste contexto, propomos analisar a eficiência deste método e a influência da inicialização do parâmetro de penalidade na solução do problema de Fluxo de Potência Ótimo, o qual, é estudado na Engenharia Elétrica, na área de Sistemas Elétricos de Potência. Testes computacionais foram realizados com os problemas de Fluxo de Potencia Ótimo associados aos sistemas elétricos de 3, 14, 30, 57 e 118 barras / In this work we investigate a method, which was developed to solve large-scale linear and nonlinear programming problems. In this method, the linear programming problems are solved by the simplex primal method; in the problems with nonlinear objective function and linear constraints is used the reduced gradient method; and for solving problems with nonlinear objective function and nonlinear constraints: a first-order Taylor's linearization in the nonlinear constraints, an Augmented langrarian Function and the reduced gradient method are used. This method is implemented in the package MINOS. In this context, we propose to analyze the efficiency of this method and the influence of the initialization of penalty parameter in the solution of Optimal Power Flow problem, which is studied in the Electrical Engineering in the Electrical Power Systems area. Computational tests were realized Optimal Power Flow problems associated with electrical systems 3, 14, 30, 57 and 118 buses

Orientador: Philippe R. B. Devloo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-22T15:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EricoCorreiada_M.pdf: 5032711 bytes, checksum: 4fe1436b0c7050e49f330ffc7bcc6e54 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Com o advento dos grandes computadores para processamento paralelo, veio a possibilidade de um aumento na dimensão dos problemas viáveis e diminuição do tempo de resposta para simulações por elementos finitos. Este trabalho trata da paralelização de um ambiente orientado a objetos, próprio para o desenvolvimento de aplicações de elementos finitos. Com este ambiente, baseado em arquiteturas de memória distribuída, todo o processamento é dividido em mais de um processador desde a leitura dos dados e montagem das malhas parciais, até a solução e geração dos arquivos de saída. A solução do sistema global de equações, gerado pelo problema de elementos finitos, deve utilizar neste trabalho, um algoritmo de gradiente conjugado pré condicionado paralelo, também desenvolvido como parte deste trabalho. Uma aplicação implementada com base no ambiente paralelizado de elementos finitos, poderá ser executada tanto nos grandes computadores paralelos, como em redes locais de estações de trabalho, o que viabilizará o estudo de problemas que antes não podiam ser analisados, seja por falta de memória ou pelo excessivo tempo de processamento... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: After the advent of big computers for paralIel processing, came the possibility of increasing the dimension of the viable problems and decreasing the time for answer with finite element simulations. This work deals the paralIelization of an object oriented environment for developing finite element applications. With this environment, based on distributed memory architectures, alI computations are divided into more than one processor, since the data reading and building partial meshes, until the system solving and writing output files. For solving the global system of equations, generated by the finite element problem, will be used a parallel pre-conditioned conjugate gradient algorithm, developed also as a part of this work. An application developed based on the paralIel finite element environment, can be executed as in big paralIel computers as well in local net of workstations, making possible the study of problems that couldn't be analysed before, because of a lack of memory or excessive processing time... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Alcir Jose Monticelli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T21:07:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_AntonioCesarBaleeiro_D.pdf: 17259473 bytes, checksum: 0027ce4831c35a7fc9825ed7df928494 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho focaliza o problema de análise de contingências e as técnicas de cálculo do fluxo de potência ótimo com restrições de segurança. A abordagem do fluxo de potência ótimo está essencialmente voltada para o alívio de violações de limites de fluxos de potência ativa em ramos (sobrecargas) através de ações sobre os controles ativos. O enfoque fundamenta-se na linearização do modelo do sistema elétrico, utiliza a técnica de programação linear e algoritmos de análise de contingências. As restrições de segurança são geradas a partir de uma classificação prévia das contingências para identificar os casos críticos; são incorporadas capacidades corretivas pós-contingências e a construção das restrições baseia-se nas metodologias de Stott e Benders. Quanto à análise de contingências, foram investigadas duas classes de métodos, os diretos e os iterativos. Melhoramentos foram introduzidos nos métodos iterativos do gradiente conjugado pré-condicionado (como a ordenação minimum spanning tree e um pré-condicionador adequado ao problema de análise de contingências) para tomá-Ios competitivos com os métodos diretos; contingências simples e múltiplas são analisadas. Por meio do sistema PVM, as implementações desenvolvidas nesta tese foram transportadas para um ambiente de processamento distribuído, ou seja, estações de trabalho interligadas em rede local, formando uma máquina paralela virtual. Foi também pesquisada a elaboração de programas tolerantes a falha. Foram realizados vários testes e simulações com implementações seqüenciais e distribuídas para validar os algoritmos elaborados, inclusive com dados do Sistema Interligado Brasileiro / Abstract: This work is focused on the contingency analysis problem and the techniques involved with the security constrained optimal power flow calculation. The optimal power flow approach ia essentially directed to alleviate the violations of the active power flows in branches (overloads) through adions over the active controIs. This approach ia based in the linearization of the electric system model, using linear progr"-mming techniques and contingency anaJysis algorithms. The security constraints are generated from a previous contingencies classmcation in order to identify the critica1 situations; post-contingency corrective capabilities are incorporated and the Stott and Benders methodologies are used to build up such restrictions. Two contingency anaJysis classes of methods were investigated: the iterative and the direct methods. Improvements were introduced into pre-conditioned conjugate gradient iterative method (the minimum sp"-nning tree ordering and a pre-conditioner adequated to the contingency analysis for example) in order to make them as well efficient as the direct methods are; simple and multiple contingency are analyzed. The implementations developed in this thesis were ported to a distributed processing environment through the PVM system, creating a virtual parallel machine with severaJ workstations connected through a local network. The fault- tolerant approach ia also investigated. Severa! simulations and tests were performed, using sequentiaJ and distributed programs, to validate the proposed aJgorithms, including the Brazilian Interconnected Power System data / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-03-31T14:47:16Z No. of bitstreams: 1 fellipelaraaparecida.pdf: 20651270 bytes, checksum: 48e88feb961f8d1446229cf83d322c3e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T02:58:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fellipelaraaparecida.pdf: 20651270 bytes, checksum: 48e88feb961f8d1446229cf83d322c3e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T02:58:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fellipelaraaparecida.pdf: 20651270 bytes, checksum: 48e88feb961f8d1446229cf83d322c3e (MD5) Previous issue date: 2013-04-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um código computacional para otimização de geometria de clusters metálicos. Para a otimização das coordenadas foi utilizado o método do gradiente conjugado não linear. Foi utilizado o potencial Tight- Binding com aproximação de segundos momentos (TB-SMA). As estruturas estudadas foram construídas nas direções cristalográficas fundamentais [1 0 0], [1 1 0] e [1 1 1]. Foi utilizado, também, o cálculo da função de distribuição radial para apresentar a goemetria das estruturas otimizadas. Um estudo complementar de compressão e alongamento foi realizado para as estruturas não otimizadas e otimizadas para verificar o comportamento das curvas de stress-strain das mesmas. Deste último estudo podese verificar uma situação limite em que estrutura sobrevive sem sofrer deformações permanentes. / This work aims to develop a computer code for geometry optimization of metal clusters. For the optimization of the coordinates we used the nonlinear conjugate gradient method. To describe the interactions between atoms we used the tight-binding potential with the second moments approximations (TB-SMA). The studied structures were built on the fundamental crystallographic directions [1 0 0] [1 1 0] and [1 1 1]. In order to elucidate good optimized structures we used the radial distribution function calculations. An additional study of compression and stretching was performed for the non-optimized and optimized structures to verify the behavior of the stressstrain curves. The stress-strain curves have shown the threshold situation in which the structures survives without permanet deformations.

Orientadores: Aurélio Ribeiro Leite de Oliveira, Marta Ines Velazco Fontova / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-18T12:49:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_AlessandroFonsecaEsteves_M.pdf: 2659631 bytes, checksum: fc1bec925179612ee07a4aaef7092d8a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Um método frequentemente utilizado para a solução de problemas de programação linear é o método de pontos interiores. Nestes métodos precisamos resolver sistemas lineares para calcular a direção de Newton a cada iteração. A solução desses sistemas consiste no passo de maior esforço computacional nos métodos de pontos interiores. A fatoração de Cholesky é a opção mais utilizada para resolver estes sistemas. Contudo, quando trabalhamos com problemas de grande porte, esta fatoração pode ser densa e torna-se inviável trabalhar com esses métodos. Nestes casos, uma boa opção consiste no uso de métodos iterativos precondicionados. Estudos anteriores utilizam o método dos gradientes conjugados precondicionado para obter uma solução destes sistemas. Particularmente, os sistemas originados dos métodos de pontos interiores, são, naturalmente, sistemas de equações normais. Porém, a versão padrão do método dos gradientes conjugados, não considera a estrutura de equações normais do sistema. Neste trabalho propomos a utilização de duas versões do método de gradientes conjugados precondicionado que consideram a estrutura de equações normais destes sistemas. Estas versões serão comparadas com a versão de gradientes conjugados precondicionada que não considera a estrutura de equações normais do sistema. Resultados numéricos com problemas de grande porte mostram que uma dessas versões é competitiva em relação à versão padrão / Abstract: An often used method for solving linear programming problems is the interior point method. In these methods we need to solve linear systems to compute the Newton search direction at each iteration. The solution of these systems is the procedure of most computational effort in interior point methods. The Cholesky factorization is the most often used method to solve these systems. However, when dealing with large scale problems, this factorization can be dense and it become impossible to apply such methods. In such cases, a good option is the use of preconditioned iterative methods. Previous studies have used the preconditioned conjugate gradient method to find the solution of these systems. Particularly, the systems arising from interior point methods are, naturally, systems of normal equations type. Nevertheless, the standard version of the conjugate gradient method, does not take into account the normal equations system structure. This study proposes the use of two versions of preconditioned conjugate gradient method considering the normal equations structure of these systems. These versions are compared with the preconditioned conjugate gradient version that does not consider that structure. Numerical results with large scale problems show that one of these versions is competitive with the standard one / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada

[pt] Sistemas de equações lineares esparsos e de grande porte aparecem como resultado da modelagem de vários problemas nas engenharias. Dada sua importância, muitos trabalhos estudam métodos para a resolução desses sistemas. Esta dissertação explora o potencial computacional de múltiplas GPUs, utilizando a tecnologia OpenCL, com a finalidade de resolver sistemas de equações lineares de grande porte. Na metodologia proposta, o método do gradiente conjugado é subdivido em kernels que são resolvidos por múltiplas GPUs. Para tal, se fez necessário compreender como a arquitetura das GPUs se relaciona com a tecnologia OpenCL a fim de obter um melhor desempenho. / [en] The process of modeling problems in the engineering fields tends to produce substantiously large systems of sparse linear equations. Extensive research has been done to devise methods to solve these systems. This thesis explores the computational potential of multiple GPUs, through the use of the OpenCL tecnology, aiming to tackle the solution of large systems of sparse linear equations. In the proposed methodology, the conjugate gradient method is subdivided into kernels, which are delegated to multiple GPUs. In order to achieve an efficient method, it was necessary to understand how the GPUs’ architecture communicates with OpenCL.

O método do gradiente conjugado, na sua forma geral, pode ser aplicado a um sistema de equações lineares algébricas Ax = b, quando A é autoadjunta e positiva definida em relação a um produto interno qualquer. As formas de recorrência de dois termos ou três, que fornecem uma aproximação da solução do sistema, independem do produto interno fixado no espaço universo. A generalidade teórica envolvida em tal contexto encontra-se, nesse trabalho, devidamente justificada. O precondicionamento e a sua relação com o produto interno utilizado, e o método para SELAS singulares e quase singulares também fazem parte da exposição. / The conjugated gradient method, in its general form, can be applied on an algebraic linear system Ax = b , when A is selfadjoint and positive definite with respect to an arbitrary inner product. The three-term recurrence form and the two-term one that give an approximation to the solution of the system do not depend on the inner product in the environment space. The theoretical generality involved in that context is properly justified in this dissertation. The preconditioning and its relationship with the relevant inner product and the conjugate gradient method for the singular and nearly singular systems are also part of this work.

O método do gradiente conjugado, na sua forma geral, pode ser aplicado a um sistema de equações lineares algébricas Ax = b, quando A é autoadjunta e positiva definida em relação a um produto interno qualquer. As formas de recorrência de dois termos ou três, que fornecem uma aproximação da solução do sistema, independem do produto interno fixado no espaço universo. A generalidade teórica envolvida em tal contexto encontra-se, nesse trabalho, devidamente justificada. O precondicionamento e a sua relação com o produto interno utilizado, e o método para SELAS singulares e quase singulares também fazem parte da exposição. / The conjugated gradient method, in its general form, can be applied on an algebraic linear system Ax = b , when A is selfadjoint and positive definite with respect to an arbitrary inner product. The three-term recurrence form and the two-term one that give an approximation to the solution of the system do not depend on the inner product in the environment space. The theoretical generality involved in that context is properly justified in this dissertation. The preconditioning and its relationship with the relevant inner product and the conjugate gradient method for the singular and nearly singular systems are also part of this work.

O método do gradiente conjugado, na sua forma geral, pode ser aplicado a um sistema de equações lineares algébricas Ax = b, quando A é autoadjunta e positiva definida em relação a um produto interno qualquer. As formas de recorrência de dois termos ou três, que fornecem uma aproximação da solução do sistema, independem do produto interno fixado no espaço universo. A generalidade teórica envolvida em tal contexto encontra-se, nesse trabalho, devidamente justificada. O precondicionamento e a sua relação com o produto interno utilizado, e o método para SELAS singulares e quase singulares também fazem parte da exposição. / The conjugated gradient method, in its general form, can be applied on an algebraic linear system Ax = b , when A is selfadjoint and positive definite with respect to an arbitrary inner product. The three-term recurrence form and the two-term one that give an approximation to the solution of the system do not depend on the inner product in the environment space. The theoretical generality involved in that context is properly justified in this dissertation. The preconditioning and its relationship with the relevant inner product and the conjugate gradient method for the singular and nearly singular systems are also part of this work.