Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Allan James.pdf: 3170694 bytes, checksum: 054a9e74e81a7c2099800246d0b6c530 (MD5) Previous issue date: 2012-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The union of methodologies for optimal control and dynamics programming has stimulated the development of algorithms for realization of discrete control systems of the type linear quadratic regulator (DLQR). The methodology is based on reinforcement learning methods based on temporal differences and approximate dynamic programming. The proposed method combines the approach of the value function by method RLS (recursive least squares) and approximate policy iteration schemes heuristic dynamic programming (HDP). The approach is directed to the assessment of convergence of the solution DLQR and the heuristic weighting matrices 􀜳 and 􀜴 of the utility function associated with DLQR. The investigation of convergence properties related to consistency, persistent excitation and polarization of the RLS estimator is performed. The methodology involved in a project achievements online DLQR controllers and is evaluated in a fourth order multivariable dynamic system. / A união das metodologias de controle ótimo e de programação dinâmica tem impulsionado o desenvolvimento de algoritmos para realizações de sistemas de controle discreto do tipo regulador linear quadrático (DLQR). A metodologia utilizada neste trabalho é fundamentada sobre métodos de aprendizagem por reforço baseados em diferenças temporais e programação dinâmica aproximada. O método proposto combina a aproximação da função valor através do método RLS (mínimos quadrados recursivos) e iteração de política aproximada em esquemas de programação dinâmica heurística (HDP). A abordagem é orientada para a avaliação da convergência da solução DLQR e para a sintonia heurística das matrizes de ponderação 􀜳 e 􀜴da função de utilidade associada ao DLQR. É realizada a investigação das propriedades de convergência relacionadas à consistência, excitação persistente e polarização do estimador RLS. A metodologia contempla realizações de projetos de forma online de controladores DLQR e é avaliada em um sistema dinâmico multivariável de quarta ordem.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Gustavo Araujo.pdf: 2606649 bytes, checksum: efb1a5ded768b058f25d23ee8967bd38 (MD5) Previous issue date: 2014-04-28 / In this work the main objective is to present the development of learning algorithms for online application for the solution of algebraic Hamilton-Jacobi-Bellman equation. The concepts covered are focused on developing the methodology for control systems, through techniques that aims to design online adaptive controllers to reject noise sensors, parametric variations and modeling errors. Concepts of neurodynamic programming and reinforcement learning are are discussed to design algorithms where the context of a given operating point causes the control system to adapt and thus present the performance according to specifications design. Are designed methods for online estimation of adaptive critic focusing efforts on techniques for gradient estimating of the environment value function. / Neste trabalho o principal objetivo é apresentar o desenvolvimento de algoritmos de aprendizagem para execução online para a solução da equação algébrica de Hamilton-Jacobi-Bellman. Os conceitos abordados se concentram no desenvolvimento da metodologia para sistemas de controle, por meio de técnicas que tem como objetivo o projeto online de controladores adaptativos são projetados para rejeitar ruídos de sensores, variações paramétricas e erros de modelagem. Conceitos de programação neurodinâmica e aprendizagem por reforço são abordados para desenvolver algoritmos onde a contextualização de determinado ponto de operação faz com que o sistema de controle se adapte e, dessa forma, apresente o desempenho de acordo com as especificações de projeto. Desenvolve-se métodos para a estimação online do crítico adaptativo concentrando os esforços em técnicas de estimação do gradiente da função valor do ambiente.

La presente tesis doctoral aborda el análisis y modelización de los problemas de programación en el corte de perfiles estructurales de acero, así como la propuesta de diferentes metodologías y algoritmos basados en técnicas heurísticas que permiten resolverlos de manera óptima. En concreto se profundiza en los siguientes temas: - Se estudia la problemática concreta en el corte de vigas estructurales en una empresa de transformados metalúrgicos. Dicho estudio motiva y justifica todo el trabajo posterior, a la vez que proporciona un contexto concreto en el que aplicar de forma práctica los resultados obtenidos con los algoritmos desarrollados. - Se modeliza matemáticamente el Problema del Corte de vigas a partir de perfiles estructurales. - Se presenta una metodología que resuelve de manera eficiente, mediante el uso de patrones, el Problema del Corte para satisfacer la demanda de vigas en un periodo concreto. A tal efecto se desarrolla: un primer algoritmo genético que genera patrones de corte idóneos (fase 1); un segundo algoritmo genético que determina las frecuencias de uso de cada patrón para minimizar tanto el desperdicio como la sobreproducción (fase 2); y cuatro algoritmos adicionales que mejoran la solución obtenida en la fase anterior (fase 3). - A fin de evaluar la metodología propuesta, se desarrolla un generador de problemas que a partir de unos parámetros de instancia obtiene distintos problemas de test. - Se propone otro algoritmo genético para resolver el Problema multiobjetivo de Secuenciación de Patrones optimizando dos objetivos: minimizar las necesidades de espacio para el apilamiento de pedidos en curso y minimizar la extensión temporal requerida para procesar los pedidos. - Finalmente se propone una metodología para la resolución del Problema Global de Corte y Secuenciación. / Gracia Calandin, CP. (2010). Métodos y Algoritmos para resolver problemas de Corte unidimensional en entronos realistas. Aplicación a una empresa del sector Siderúrgico [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7530

[EN] The most established infrastructure in the territory is the road. The sections in bridge and tunnel are the most unique and expensive although the former are more numerous than the latter. Today overpass bridges are one of the most common in all major highways. The most recommended and usual for this type of bridge abutment is open. Many efforts have been devoted to the calculation and design of bridge decks, fewer piers, and even less, to the abutments. This thesis deals with optimal design of open abutment of reinforced concrete road bridges. Optimal abutments of the thesis are obtained by heuristics methods and a computer program has been made, are fully designed to be built, and they consist of 40 discrete variables. Abutments have not been previously treated in the optimization references. Optimized criteria are cost, structural safety, constructability and environmental sustainability both isolated or in pairs with the cost (recent hybrid multi-objective optimization MOSAMO). The abutments thus obtained are optimal designs that have not required previous experience of a designer of structures to propose, as has been done until now, the initial design (resistant checks), either manually or, as at present, by one or more computer programs structures; in which case, the initial design is retouched slightly by the engineer if it does not meet any testing, by trial and error. Current programs do not yet include optimization routines like the thesis so that the goodness of the final design depends heavily on the designer that manages them and literature that knows. The literature on the design of abutments is scarce and incomplete. The thesis extends it providing the geometric relationships, the orders of magnitude and the resistant mechanisms of optimal abutments (pre-dimensioning criteria) and compares them with the literature and with a reference abutment ER a height of 9 m really built and designed by renowned engineers, in respect of which have been got cost savings greater than 18% (basically at the shallow foundation), and for which it has conducted a parametric study to obtain optimum abutments with overall heights between 6 and 15 m for admissible stress from 0,2 to 0,5 MPa. They have been used with success heuristic algorithms to the abutments of the two existing main groups: first, Hill Climbing; and, secondly, Population-based or Evolutionary Algorithms (EA); in both cases, with feasible and infeasible solutions. In this thesis, through a new proposal of penalty in the objective function, savings of 60% are achieved in time of calculation that are definitive. The algorithms used are based on simulated annealing (SAMO) and thresholds acceptance (TAMO). They are two hybrid stochastic climbing algorithms with mutation operators based on genetic algorithms. The differences between them are not significant, less than 0.2%. The reheating do not give good results. With an Intel Core 2 Quad Q6600 computer 2.4 GHz CPU and 3.24 GB RAM optimization is achieved (with higher penalties) in just an execution of the algorithm, as a novelty compared to other research, 1h 35' (38' with a current computer). Within the second group two new heuristics are developed HSDLS and HSPDLS based on Harmony Search and hybridized with DLS without and with penalties (and the same mutation operator first group) with similar results are achieved but with times 9 and 6 times higher, respectively. Both monobjetivo as multiobjective optimization (MO) show the equivalence of optimizing cost, CO2 or energy with minor differences of 1.5%, although it is, at the expense of a high number of bars. The MO (cost-bar) optimization offers an average saving of 78.4% in bars with an average increase of the other three criteria of 7.85% and with a cost savings compared ER still of 12.23%. / [ES] La infraestructura de mayor implantación en el territorio es la carretera. Los tramos en puente y en túnel son los más singulares y costosos, aunque los primeros son más numerosos que los segundos. Hoy en día los puentes de paso superior son uno de los más frecuentes en todas las carreteras importantes. El estribo más recomendable y habitual para este tipo de puentes es el abierto porque, se esconde bajo el terraplén mejorando la visibilidad de los conductores de la vía inferior, y, ahorra materiales respecto al cerrado a partir de una altura de terraplén suficiente. Muchos esfuerzos se han dedicado al cálculo y diseño de los tableros de puente, menos a las pilas, y, aún menos, a los estribos. Esta tesis se ocupa del diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera. Los estribos óptimos de la tesis se obtienen mediante métodos heurísticos y un programa informático que se ha realizado. Están completamente diseñados para ser construidos, y para ello constan de 40 variables discretas. Los estribos no han sido antes tratados en la bibliografía de optimización. Las funciones objetivo son el coste, la seguridad estructural, la constructibilidad y la sostenibilidad ambiental tanto de forma aislada como por parejas con el coste (con una optimización multiobjetivo híbrida MOSAMO). Los programas actuales aún no incluyen rutinas de optimización como el de la tesis. Por ello la bondad del diseño final depende mucho del proyectista que los maneja y de la bibliografía que conoce. La bibliografía sobre el diseño de estribos es escasa y no completa. Este trabajo la amplía aportando las relaciones geométricas, los órdenes de magnitud y los mecanismos resistentes de los estribos óptimos (criterios de predimensionamiento) y los compara con los de la bibliografía y con los de un estribo de referencia ER. Estribo con una altura de 9 m, realmente construido y proyectado por reconocidos ingenieros, respecto al que se han comprobado ahorros económicos superiores al 18% (fundamentalmente en la zapata). Para este ER se ha realizado un estudio paramétrico obteniendo los estribos óptimos con alturas totales entre 6 y 15 m y para tensiones admisibles entre 0,2 y 0,5 MPa. Se han empleado con éxito algoritmos heurísticos a los estribos de los dos grandes grupos existentes: por un lado, de Búsqueda Secuencial por Entornos o Hill Climbing; y, por otro, de los llamados Algoritmos Poblacionales o Evolutivos; en ambos casos, tanto con soluciones factibles como infactibles. En esta tesis, mediante una nueva propuesta de penalización de la función objetivo, se consiguen, ahorros del 60% en tiempo de cálculo. Los algoritmos empleados se basan en el recocido simulado (SAMO) y en la aceptación por umbrales (TAMO). Son dos algoritmos híbridos de escalada estocástica con operadores de mutación basados en los algoritmos genéticos. Las diferencias entre ellos no son significativas, menores del 0.2%. Con un ordenador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz y con 3.24 GB de memoria RAM se consigue la optimización (con penalizaciones altas) en tan sólo una ejecución del algoritmo, como novedad frente a otras investigaciones, de 1h 35'(38' con ordenador actual). Dentro del segundo grupo se desarrollan dos nuevas heurísticas HSDLS y HSPDLS basadas en Harmony Search e hibridadas con DLS sin y con penalizaciones (y el mismo operador de mutación primer grupo) con las que se consiguen resultados similares pero con tiempos 9 y 6 veces superiores respectivamente. Tanto la optimización monobjetivo como la multiobjetivo (MO) ponen de manifiesto la equivalencia de optimizar en coste, en CO2 o en energía con diferencias menores del 1.5%, si bien es, a costa de un elevado número de armaduras pasivas. La optimización MO (coste-barras) ofrece un ahorro medio en barras del 78.4% con un incremento medio de los otros tres criterios de 7.85% siendo el ahorro económico respecto ER todavía de / [CA] La infraestructura de més implantació al territori és la carretera. Els trams en pont i en túnel són els més singulars i costosos tot i que els primers són més nombrosos que els segons. Avui en dia els ponts pas superior són un dels més freqüents en totes les carreteres importants. L'estrep més recomanable i habitual per a aquest tipus de ponts és l'obert. Molts esforços s'han dedicat al càlcul i disseny dels taulers de pont, menys a les piles, i, encara menys, als estreps. Aquest tesi s'ocupa del disseny òptim d'estreps oberts de formigó armat en ponts de carretera. Els estreps òptims de la tesi s'obtenen mitjançant mètodes heurístics i un programa informàtic que s'ha realitzat, estan completament dissenyats per ser construïts, i per a això consten de 40 variables discretes. Els estreps no han estat abans tractats en la bibliografia d'optimització. Els criteris optimitzats són el cost, la seguretat estructural, la constructibilitat i la sostenibilitat ambiental tant de forma aïllada com per parelles amb el cost (recent optimització multiobjectiu híbrid MOSAMO). Els programes actuals encara no inclouen rutines d'optimització com el de la tesi pel que la bondat del disseny final depèn molt del projectista que els maneja i de la bibliografia que coneix. La bibliografia sobre el disseny d'estreps és escassa i no completa. La tesi l'amplia aportant les relacions geomètriques, els ordres de magnitud i els mecanismes resistents dels estreps òptims (criteris de predimensionament) i els compara amb els de la bibliografia i amb els d'un estrep de referència d'una altura de 9 m realment construït i projectat per reconeguts enginyers, respecte al qual s'han comprovat estalvis econòmics superiors al 18% (fonamentalment a la sabata), i per al qual s'ha realitzat un estudi paramètric obtenint els estreps òptims amb altures totals entre 6 i 15 mi per a tensions admissibles entre 0,2 i 0,5 MPa. S'han emprat amb èxit algoritmes heurístics als estreps dels dos grans grups existents: per una banda, de Recerca Seqüencial per Entorns o Hill Climbing; i, de l'altra, dels anomenats Algorismes poblacionals o Evolutius; en tots dos casos, tant amb solucions factibles com infactibles. Nou és l'ús de solucions infactibles amb algoritmes del primer grup en optimització d'estructures, ja que només un company del grup de recerca ho havia fet en marcs tipus volta però sense quantificar la millora. En aquest tesi, mitjançant una nova proposta de penalització de la funció objectiu, s'aconsegueixen estalvis del 60% en temps de càlcul que són definitius. Els algoritmes emprats es basen en el recuit simulat (SAMO) i en l'acceptació per llindars (TAMO). Són dos algoritmes híbrids d'escalada estocàstica amb operadors de mutació basats en els algoritmes genètics. Les diferències entre ells no són significatives, menors del 0.2%. Els rescalfaments no donen bons resultats. Amb un ordinador Intel Core 2 Quad CPU Q6600 de 2.4 GHz i amb 3.24 GB de memòria RAM s'aconsegueix l'optimització (amb penalitzacions altes) en tan sols una execució de l'algorisme, com a novetat enfront d'altres investigacions, de 1h 35 (38' amb ordinador actual). Dins el segon grup es desenvolupa dos novas heurísticas, HSDLS i HSPDLS, basadas en Harmony motor i hibridada amb DLS sense i amb penalitzacions (i el mateix operador de mutació primer grup) amb la qual s'aconsegueixen resultats similars però amb temps 9 i 6 cops superiors, respectivament. Tant l'optimització monobjetivo com la multiobjectiu (MO) posen de manifest l'equivalència d'optimitzar en cost o en CO2 o Energia amb diferències menors del 1.5%, si bé és, a costa d'un elevat nombre de barres. L'optimització MO (cost-barres) ofereix un estalvi mitjà en barres del 78.4% amb un increment mitjà dels altres 3 criteris de 7.85% i l'estalvi econòmic respecte ER encara d'un 12,23%. / Luz Ivars, AJ. (2016). Diseño óptimo de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera mediante optimización heurística [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61291

[ES] En muchos campos de la ingeniería los modelos matemáticos son utilizados para describir el comportamiento de los sistemas, procesos o fenómenos. Hoy en día, existen varias técnicas o métodos que pueden ser usadas para obtener estos modelos. Debido a su versatilidad y simplicidad, a menudo se prefieren los métodos de identificación de sistemas. Por lo general, estos métodos requieren la definición de una estructura y la estimación computacional de los parámetros que la componen utilizando un conjunto de procedimientos y mediciones de las señales de entrada y salida del sistema. En el contexto de la identificación de sistemas no lineales, un desafío importante es la selección de la estructura. En el caso de que el sistema a identificar presente una no linealidad de tipo estático, los modelos orientados a bloques, pueden ser útiles para definir adecuadamente una estructura. Sin embargo, el diseñador puede enfrentarse a cierto grado de incertidumbre al seleccionar el modelo orientado a bloques adecuado en concordancia con el sistema real. Además de este inconveniente, se debe tener en cuenta que la estimación de algunos modelos orientados a bloques no es sencilla, como es el caso de los modelos de Wiener-Hammerstein que consisten en un bloque NL en medio de dos subsistemas LTI. La presencia de dos subsistemas LTI en los modelos de Wiener-Hammerstein es lo que principalmente dificulta su estimación. Generalmente, el procedimiento de identificación comienza con la estimación de la dinámica lineal, y el principal desafío es dividir esta dinámica entre los dos bloques LTI. Por lo general, esto implica una alta interacción del usuario para desarrollar varios procedimientos, y el modelo final estimado depende principalmente de estas etapas previas. El objetivo de esta tesis es contribuir a la identificación de los modelos de Wiener-Hammerstein. Esta contribución se basa en la presentación de dos nuevos algoritmos para atender aspectos específicos que no han sido abordados en la identificación de este tipo de modelos. El primer algoritmo, denominado WH-EA, permite estimar todos los parámetros de un modelo de Wiener-Hammerstein con un solo procedimiento a partir de un modelo dinámico lineal. Con WH-EA, una buena estimación no depende de procedimientos intermedios ya que el algoritmo evolutivo simultáneamente busca la mejor distribución de la dinámica, ajusta con precisión la ubicación de los polos y los ceros y captura la no linealidad estática. Otra ventaja importante de este algoritmo es que bajo consideraciones específicas y utilizando una señal de excitación adecuada, es posible crear un enfoque unificado que permite también la identificación de los modelos de Wiener y Hammerstein, que son casos particulares del modelo de Wiener-Hammerstein cuando uno de sus bloques LTI carece de dinámica. Lo interesante de este enfoque unificado es que con un mismo algoritmo es posible identificar los modelos de Wiener, Hammerstein y Wiener-Hammerstein sin que el usuario especifique de antemano el tipo de estructura a identificar. El segundo algoritmo llamado WH-MOEA, permite abordar el problema de identificación como un Problema de Optimización Multiobjetivo (MOOP). Sobre la base de este algoritmo se presenta un nuevo enfoque para la identificación de los modelos de Wiener-Hammerstein considerando un compromiso entre la precisión alcanzada y la complejidad del modelo. Con este enfoque es posible comparar varios modelos con diferentes prestaciones incluyendo como un objetivo de identificación el número de parámetros que puede tener el modelo estimado. El aporte de este enfoque se sustenta en el hecho de que en muchos problemas de ingeniería los requisitos de diseño y las preferencias del usuario no siempre apuntan a la precisión del modelo como un único objetivo, sino que muchas veces la complejidad es también un factor predominante en la toma de decisiones. / [CA] En molts camps de l'enginyeria els models matemàtics són utilitzats per a descriure el comportament dels sistemes, processos o fenòmens. Hui dia, existeixen diverses tècniques o mètodes que poden ser usades per a obtindre aquests models. A causa de la seua versatilitat i simplicitat, sovint es prefereixen els mètodes d'identificació de sistemes. En general, aquests mètodes requereixen la definició d'una estructura i l'estimació computacional dels paràmetres que la componen utilitzant un conjunt de procediments i mesuraments dels senyals d'entrada i eixida del sistema. En el context de la identificació de sistemes no lineals, un desafiament important és la selecció de l'estructura. En el cas que el sistema a identificar presente una no linealitat de tipus estàtic, els models orientats a blocs, poden ser útils per a definir adequadament una estructura. No obstant això, el dissenyador pot enfrontar-se a cert grau d'incertesa en seleccionar el model orientat a blocs adequat en concordança amb el sistema real. A més d'aquest inconvenient, s'ha de tindre en compte que l'estimació d'alguns models orientats a blocs no és senzilla, com és el cas dels models de Wiener-Hammerstein que consisteixen en un bloc NL enmig de dos subsistemes LTI. La presència de dos subsistemes LTI en els models de Wiener-Hammerstein és el que principalment dificulta la seua estimació. Generalment, el procediment d'identificació comença amb l'estimació de la dinàmica lineal, i el principal desafiament és dividir aquesta dinàmica entre els dos blocs LTI. En general, això implica una alta interacció de l'usuari per a desenvolupar diversos procediments, i el model final estimat depén principalment d'aquestes etapes prèvies. L'objectiu d'aquesta tesi és contribuir a la identificació dels models de Wiener-Hammerstein. Aquesta contribució es basa en la presentació de dos nous algorismes per a atendre aspectes específics que no han sigut adreçats en la identificació d'aquesta mena de models. El primer algorisme, denominat WH-EA (Algorisme Evolutiu per a la identificació de sistemes de Wiener-Hammerstein), permet estimar tots els paràmetres d'un model de Wiener-Hammerstein amb un sol procediment a partir d'un model dinàmic lineal. Amb WH-EA, una bona estimació no depén de procediments intermedis ja que l'algorisme evolutiu simultàniament busca la millor distribució de la dinàmica, afina la ubicació dels pols i els zeros i captura la no linealitat estàtica. Un altre avantatge important d'aquest algorisme és que sota consideracions específiques i utilitzant un senyal d'excitació adequada, és possible crear un enfocament unificat que permet també la identificació dels models de Wiener i Hammerstein, que són casos particulars del model de Wiener-Hammerstein quan un dels seus blocs LTI manca de dinàmica. L'interessant d'aquest enfocament unificat és que amb un mateix algorisme és possible identificar els models de Wiener, Hammerstein i Wiener-Hammerstein sense que l'usuari especifique per endavant el tipus d'estructura a identificar. El segon algorisme anomenat WH-MOEA (Algorisme evolutiu multi-objectiu per a la identificació de models de Wiener-Hammerstein), permet abordar el problema d'identificació com un Problema d'Optimització Multiobjectiu (MOOP). Sobre la base d'aquest algorisme es presenta un nou enfocament per a la identificació dels models de Wiener-Hammerstein considerant un compromís entre la precisió aconseguida i la complexitat del model. Amb aquest enfocament és possible comparar diversos models amb diferents prestacions incloent com un objectiu d'identificació el nombre de paràmetres que pot tindre el model estimat. L'aportació d'aquest enfocament se sustenta en el fet que en molts problemes d'enginyeria els requisits de disseny i les preferències de l'usuari no sempre apunten a la precisió del model com un únic objectiu, sinó que moltes vegades la complexitat és també un factor predominant en la presa de decisions. / [EN] In several engineering fields, mathematical models are used to describe the behaviour of systems, processes or phenomena. Nowadays, there are several techniques or methods for obtaining mathematical models. Because of their versatility and simplicity, system identification methods are often preferred. Generally, systems identification methods require defining a structure and estimating computationally the parameters that make it up, using a set of procedures y measurements of the system's input and output signals. In the context of nonlinear system identification, a significant challenge is the structure selection. In the case that the system to be identified presents a static type of nonlinearity, block-oriented models can be useful to define a suitable structure. However, the designer may face a certain degree of uncertainty when selecting the block-oriented model in accordance with the real system. In addition to this inconvenience, the estimation of some block-oriented models is not an easy task, as is the case with the Wiener-Hammerstein models consisting of a NL block in the middle of two LTI subsystems. The presence of two LTI subsystems in the Wiener-Hammerstein models is what mainly makes their estimation difficult. Generally, the identification procedure begins with the estimation of the linear dynamics, and the main challenge is to split this dynamic between the two LTI block. Usually, this implies a high user interaction to develop several procedures, and the final model estimated mostly depends on these previous stages. The aim of this thesis is to contribute to the identification of the Wiener-Hammerstein models. This contribution is based on the presentation of two new algorithms to address specific aspects that have not been addressed in the identification of this type of model. The first algorithm, called WH-EA (An Evolutionary Algorithm for Wiener-Hammerstein System Identification), allows estimating all the parameters of a Wiener-Hammerstein model with a single procedure from a linear dynamic model. With WH-EA, a good estimate does not depend on intermediate procedures since the evolutionary algorithm looks for the best dynamic division, while the locations of the poles and zeros are fine-tuned, and nonlinearity is captured simultaneously. Another significant advantage of this algorithm is that under specific considerations and using a suitable excitation signal; it is possible to create a unified approach that also allows the identification of Wiener and Hammerstein models which are particular cases of the Wiener-Hammerstein model when one of its LTI blocks lacks dynamics. What is interesting about this unified approach is that with the same algorithm, it is possible to identify Wiener, Hammerstein, and Wiener-Hammerstein models without the user specifying in advance the type of structure to be identified. The second algorithm called WH-MOEA (Multi-objective Evolutionary Algorithm for Wiener-Hammerstein identification), allows to address the identification problem as a Multi-Objective Optimisation Problem (MOOP). Based on this algorithm, a new approach for the identification of Wiener-Hammerstein models is presented considering a compromise between the accuracy achieved and the model complexity. With this approach, it is possible to compare several models with different performances, including as an identification target the number of parameters that the estimated model may have. The contribution of this approach is based on the fact that in many engineering problems the design requirements and user's preferences do not always point to the accuracy of the model as a single objective, but many times the complexity is also a predominant factor in decision-making. / Zambrano Abad, JC. (2021). Identification of nonlinear processes based on Wiener-Hammerstein models and heuristic optimization [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171739

[ES] En los últimos años, la fabricación aditiva a través de la extrusión de materiales ha experimentado un desarrollo y adopción acelerados gracias a la amplia disponibilidad de máquinas y materiales de bajo costo. El tamaño de estas máquinas se ha reducido del tamaño del taller al tamaño del escritorio, lo que permite su uso en configuraciones de oficina o en el hogar. Este cambio ha permitido la adopción de la tecnología por la gama más amplia de usuarios que nunca, con o sin experiencia en diseño de ingeniería. Este nuevo paradigma ha creado el desafío de cómo habilitar que estos nuevos usuarios aprovechen las capacidades proporcionadas por esta tecnología. Esta tecnología permite la creación de geometrías complejas y productos personalizados con un coste inferior a los procesos de fabricación convencionales. Además, la gran cantidad de usuarios dispuestos a compartir sus diseños permite encontrar soluciones de diseño desde otros diseñadores. Sin embargo, la amplia gama de configuraciones de máquina, parámetros y materiales requiere brindar soporte para obtener resultados exitosos para cualquier combinación. Esta tesis aborda este desafío identificando las características de diseño y fabricación a considerar e investigando las consideraciones mecánicas y de pos procesamiento. Se propone y evalúa un nuevo marco de diseño que permite a los nuevos usuarios aprovechar las capacidades y considerar las limitaciones. Esta investigación encuentra que es posible crear un conjunto de herramientas de diseño que permita a los usuarios no capacitados diseñar productos utilizando la complejidad habilitada por la tecnología al tiempo que garantiza la funcionalidad y la capacidad de fabricación del producto. / [CA] En els últims anys, la fabricació additiva a través de l'extrusió de materials ha experimentat un desenvolupament i adopció accelerats gràcies a l'àmplia disponibilitat de màquines i materials de baix cost. La grandària d'aquestes màquines s'ha reduït de la grandària del taller a la grandària de l'escriptori, la qual cosa permet el seu ús en configuracions d'oficina o en a casa. Aquest canvi ha permés l'adopció de la tecnologia per la gamma més àmplia d'usuaris que mai, amb o sense experiència en disseny o enginyeria. Aquest nou paradigma ha creat el desafiament de com habilitar que aquests nous usuaris aprofiten les capacitats proporcionades per aquesta tecnologia. Aquesta tecnologia permet la creació de geometries complexes i productes personalitzats amb un cost inferior als processos de fabricació convencionals. A més, la gran quantitat d'usuaris disposats a compartir els seus dissenys permet trobar solucions de disseny des d'altres dissenyadors. No obstant això, l'àmplia gamma de configuracions de màquina, paràmetres i materials requereix brindar suport per a obtindre resultats reeixits per a qualsevol combinació. Aquesta tesi aborda aquest desafiament identificant les característiques de disseny i fabricació a considerar i investigant les consideracions mecàniques i de post processament. Es proposa i avalua un nou marc de disseny que permet als nous usuaris aprofitar les capacitats i considerar les limitacions. Aquesta investigació troba que és possible crear un conjunt d'eines de disseny que permeta als usuaris no capacitats dissenyar productes utilitzant la complexitat habilitada per la tecnologia al mateix temps que garanteix la funcionalitat i la capacitat de fabricació del producte. / [EN] In recent years, additive manufacturing through material extrusion has experienced accelerated development and adoption thanks to the wide availability of low-cost machines and materials. The size of these machines has been reduced from shop floor to desktop size, enabling their usage in office setups or at home. This change has allowed the adoption of the technology by the broadest range of users than ever, with or without an engineering design background. This new paradigm has created the challenge of how to enable these novel users to leverage the capabilities provided by this technology. This technology allows the creation of complex geometry and customised products with a cost lower than conventional manufacturing processes. Furthermore, the large number of users willing to share their designs allows finding design solutions from other designers. However, the wide range of machine configurations, parameters and materials requires providing support to obtain successful results under any combination. This thesis addresses this challenge by identifying the design and manufacturing characteristics to be considered and investigating the mechanical and post-processing considerations. A new design framework that enables new users to leverage the capabilities and consider the limitations is proposed and evaluated. This research finds that it is possible to create a design toolkit that enables untrained users to design products using the complexity enabled by the technology whilst ensuring the product's functionality and manufacturability. / Fernández Vicente, M. (2022). Analysis to Support Design for Additive Manufacturing with Desktop 3D Printing [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/185344

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-23T20:34:27Z No. of bitstreams: 1 ErnestoFerreira.pdf: 1744167 bytes, checksum: c125c90e5eb2aab2618350567f88cb31 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ErnestoFerreira.pdf: 1744167 bytes, checksum: c125c90e5eb2aab2618350567f88cb31 (MD5) Previous issue date: 2016-03-08 / The development and the numerical stability analysis of a new adaptive critic algorithm to approximate the state-value function for online discrete linear quadratic regulator (DLQR) optimal control system design based on heuristic dynamic programming (HDP) are presented in this work. The proposed algorithm makes use of unitary transformations and QR decomposition methods to improve the online learning e-ciency in the critic network through the recursive least-squares (RLS) approach. The developed learning strategy provides computational performance improvements in terms of numerical stability and computational cost which aim at making possible the implementations in real time of optimal control design methodology based upon actor-critic reinforcement learning paradigms. The convergence behavior and numerical stability of the proposed online algorithm, called RLSµ-QR-HDP-DLQR, are evaluated by computational simulations in three Multiple-Input and Multiple-Output (MIMO) models, that represent the automatic pilot of an F-16 aircraft of third order, a fourth order RLC circuit with two input voltages and two controllable voltage levels, and a doubly-fed induction generator with six inputs and six outputs for wind energy conversion systems. / Neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento e a análise da estabilidade numérica de um novo algoritmo crítico adaptativo para aproximar a função valor de estado para o projeto do sistema de controle ótimo online, utilizando o regulador linear quadrático discreto (DLQR), com base em programação dinâmica heurística (HDP). O algoritmo proposto faz uso de transformações unitárias e métodos de decomposição QR para melhorar a e-ciência da aprendizagem online na rede crítica por meio da abordagem dos mínimos quadrados recursivos (RLS). A estratégia de aprendizagem desenvolvida fornece melhorias no desempenho computacional em termos de estabilidade numérica e custo computacional, que visam tornar possíveis as implementações em tempo real da metodologia do projeto de controle ótimo com base em paradigmas de aprendizado por reforço ator-crítico. O comportamento de convergência e estabilidade numérica do algoritmo online proposto, denominado RLSµ-QR-HDP-DLQR, são avaliados por meio de simulações computacionais em três modelos Múltiplas-Entradas e Múltiplas-Saídas (MIMO), que representam o piloto automático de uma aeronave F-16 de terceira ordem, um circuito de quarta ordem RLC com duas tensões de entrada e dois níveis de tensão controláveis, e um gerador de indução duplamente alimentados com seis entradas e seis saídas para sistemas de conversão de energia eólica.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-30T15:33:12Z No. of bitstreams: 1 Patricia Helena.pdf: 11110405 bytes, checksum: ca1f067231658f897d84b86181dbf1b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T15:33:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia Helena.pdf: 11110405 bytes, checksum: ca1f067231658f897d84b86181dbf1b9 (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / In this thesis a proposal of an uni ed approach of dynamic programming, reinforcement learning and function approximation theories aiming at the development of methods and algorithms for design of optimal control systems is presented. This approach is presented in the approximate dynamic programming context that allows approximating the optimal feedback solution as to reduce the computational complexity associated to the conventional dynamic programming methods for optimal control of multivariable systems. Speci cally, in the state and action dependent heuristic dynamic programming framework, this proposal is oriented for the development of online approximated solutions, numerically stable, of the Riccati-type Hamilton-Jacobi-Bellman equation associated to the discrete linear quadratic regulator problem which is based on a formulation that combines value function estimates by means of a RLS (Recursive Least-Squares) structure, temporal di erences and policy improvements. The development of the proposed methodologies, in this work, is focused mainly on the UDU T factorization that is inserted in this framework to improve the RLS estimation process of optimal decision policies of the discrete linear quadratic regulator, by circumventing convergence and numerical stability problems related to the covariance matrix ill-conditioning of the RLS approach. / Apresenta-se nesta tese uma proposta de uma abordagem uni cada de teorias de programação dinâmica, aprendizagem por reforço e aproximação de função que tem por objetivo o desenvolvimento de métodos e algoritmos para projeto online de sistemas de controle ótimo. Esta abordagem é apresentada no contexto de programação dinâmica aproximada que permite aproximar a solução de realimentação ótima de modo a reduzir a complexidade computacional associada com métodos convencionais de programação dinâmica para controle ótimo de sistemas multivariáveis. Especi camente, no quadro de programação dinâmica heurística e programação dinâmica heurística dependente de ação, esta proposta é orientada para o desenvolvimento de soluções aproximadas online, numericamente estáveis, da equação de Hamilton-Jacobi-Bellman do tipo Riccati associada ao problema do regulador linear quadrático discreto que tem por base uma formulação que combina estimativas da função valor por meio de uma estrutura RLS (do inglês Recursive Least-Squares), diferenças temporais e melhorias de política. O desenvolvimento das metodologias propostas, neste trabalho, tem seu foco principal voltado para a fatoração UDU T que é inserida neste quadro para melhorar o processo de estimação RLS de políticas de decisão ótimas do regulador linear quadrá- tico discreto, contornando-se problemas de convergência e estabilidade numérica relacionados com o mal condicionamento da matriz de covariância da abordagem RLS.

Orientador: Jose Sanches Mantovani / Resumo: Neste trabalho propõem-se metodologias para realizar o planejamento de sistemas de distribuição de energia elétrica de média tensão (MT), baixa tensão (BT) e o planejamento integrado de sistemas de média e baixa tensão (MT/BT). Nos modelos de funções objetivos considerados minimizam-se os custos associados à construção, expansão, operação e confiabilidade das redes de MT, BT e MT/BT, considerando a presença de geradores distribuídos e variáveis de natureza estocástica. A geração distribuída presente no planejamento de sistemas de distribuição é avaliada através de metodologias de geração de cenários e análise de risco. Como método de busca de soluções para o problema de planejamento dos sistemas de distribuição é proposta a meta-heurística de busca em vizinhança variável GVNS (General Variable Neighborhood Search). A meta-heurística GVNS trabalha com uma série de estruturas de vizinhanças que permitem explorar o espaço de busca de forma eficiente através dos critérios de diversificação e intensificação, aumentando a probabilidade de obter soluções que não sejam ótimos locais. No planejamento integrado MT/BT, as soluções obtidas são analisadas através de um fluxo de potência integrado entre as redes de MT e BT, considerando as relações de conexão dos transformadores entre estes sistemas. Os algoritmos propostos relacionados ao planejamento de sistemas MT, BT e MT/BT são implementados em linguagem de programação C++ e testado em diferentes sistemas testes de MT (54 barras e 182... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

A presente tese tem por objetivo principal estudar a legitimação jurídico-moral da regulação estatal. Trata-se de tema de grande relevância e extrema atualidade em decorrência de dois fatores. Por um lado, desde o fenômeno da virada kantiana e da retomada da preocupação com o estabelecimento de uma teoria da justiça, tornou-se necessária a análise de justificação jurídico-moral de toda e qualquer instituição político-jurídica positivada. Por outro lado, entre as inúmeras instituições político-jurídicas positivadas, cresce cada vez mais a utilização das medidas jurídicas regulatórias, através das quais o Poder Público direciona ou controla a conduta dos agentes com o intuito de atingir determinada finalidade. Instituto econômico que é, ao interferir na alocação de riquezas, bens e serviços no mercado, a regulação estatal há tempos já vem sendo objeto de análise em uma perspectiva de legitimação econômica. Tradicionalmente, ainda dentro do paradigma da racionalidade, os economistas sempre apontaram as falhas de mercado como as razões a justificar as regulações estatais em um viés econômico. Mais recentemente, por sua vez, os adeptos da economia comportamental, rompendo ou relativizando as lições da Rational Choice Theory, têm apontado também as ações irracionais em heurística como razões a justificar as regulações estatais em um viés econômico. Ocorre, entretanto, que a regulação estatal é um instituto interdisciplinar. Ao direcionar ou controlar a conduta dos indivíduos, limitando ou implementando direitos e liberdades, a regulação constitui instituto simultaneamente jurídico e moral. A presente tese, portanto, buscará apresentar as razões a servir de justificação para a regulação estatal em uma perspectiva jurídico-moral. Neste ponto, adotar-se-á como paradigma de aferição de legitimação jurídico-moral das instituições político-jurídicas positivadas (entre as quais as regulações estatais) um liberalismo-republicano, consistente na compatibilização do liberalismo-igualitário com um republicanismo moderado. Desta forma, o estudo buscará defender a possibilidade de a legitimação jurídico-moral das diversas regulações estatais encontrar fundamento em um ou alguns de três valores jurídico-morais: a autonomia individual privada, as condições igualitárias e a autonomia pública. No que diz respeito à implementação da autonomia individual privada e das condições igualitárias, primeiramente, a tese defenderá a possibilidade de ser realizada uma nova leitura jurídico-moral dos institutos econômicos das falhas de mercado e das ações irracionais em heurística. Neste sentido, o conceito de falhas de mercado e o conceito de ações irracionais em heurística, em uma leitura jurídico-moral como razões a justificar a legitimação das regulações estatais, devem ser entendidos como situações em que o atuar livre dos agentes no mercado viole ou deixe de implementar os valores jurídico-morais fundamentais da autonomia individual privada e das condições igualitárias. Ainda no que diz respeito às influências liberal-igualitárias, a tese sustentará que, mesmo na inexistência de falhas de mercado ou de ações irracionais em heurística, será possível o estabelecimento de regulações estatais que encontrem justificação no valor jurídico-moral fundamental da igualdade, desde que tais regulações estejam destinadas a implementar as condições igualitárias mínimas necessárias à manutenção da própria autonomia individual privada e da dignidade humana. Por outro lado, no que diz respeito às influências republicanas, será exposto que as regulações estatais podem encontrar legitimação jurídico-moral também no valor jurídico-moral fundamental da autonomia pública. A saber, as regulações podem se encontrar legitimadas jurídico-moralmente quando da implementação dos projetos e políticas deliberados pelos cidadãos e pela sociedade no exercício da soberania popular, desde que tais projetos coletivos não violem os requisitos mínimos de dignidade humana dos indivíduos. A tese defenderá que os princípios da proporcionalidade e da igualdade podem exercer um papel de destaque na análise de legitimação jurídico-moral das regulações estatais. O princípio da proporcionalidade, neste ponto, será útil instrumental metodológico na aferição de legitimação jurídico-moral de uma medida regulatória em uma perspectiva interna, quando da aferição da relação estabelecida entre os meios e os fins da regulação. O princípio da igualdade, por sua vez, será útil instrumental metodológico na aferição de legitimação jurídico-moral de uma medida regulatória em uma perspectiva comparativa entre as diversas medidas regulatórias existentes. Por fim, uma vez enfrentados os pontos mais sensíveis pertinentes à justificação de toda e qualquer medida regulatória bem como estabelecida uma teoria geral acerca da legitimação jurídico-moral da regulação estatal, a presente tese realizará um estudo de caso acerca da legitimação jurídico-moral especificamente das regulações que utilizam argumentos de natureza paternalista. Trata-se de regulações que, ao direcionar a conduta de agentes com o intuito de zelar por bens, direitos e interesses destes próprios indivíduos cuja liberdade é restringida, apresentam-se extremamente controversas. Será exposto que, desde a clássica obra On Liberty de JONH STUART MILL, o paternalismo jurídico vem sendo tradicionalmente associado a uma conotação pejorativa de violação aos valores jurídico-morais fundamentais. A tese, porém, adotará posição segundo a qual as regulações paternalistas podem eventualmente encontrar legitimação jurídico-moral na promoção ou proteção dos valores jurídico-morais fundamentais da autonomia individual privada e da igualdade. Além disto, defenderá o estudo que os institutos econômicos das falhas de mercado da assimetria de informações e dos problemas de coordenação bem como os institutos econômicos das ações irracionais em heurística, adotados na nova leitura jurídico-moral proposta, servirão de instrumental útil na identificação das situações em que tais regulações paternalistas se encontram legitimadas jurídico-moralmente diante da premissa liberal-republicana. / The main objective of this thesis is to study the juridical-moral legitimation of public regulation. The theme is both important and current due to two factors. On one hand, since the Kantian turn and the retake of the concern with the establishment of a theory of justice, it became necessary to analyze the juridical-moral justification of every single positive political-juridical institution. On the other hand, among the countless positive political-juridical institutions, each day it increases the use of regulation, measures trough witch the State directs or controls the conducts of the agents in order to achieve a certain goal. Being an economic institution, as it interferes in the allocation of wealth, goods and services in the market, public regulation has already been for years object of analysis in a perspective of economic legitimation. Traditionally, still inside the paradigm of rationality, the economists have always pointed out the market failures as reasons to justify public regulation in an economic sense. More recently, the followers of the behavioral economics, breaking up with or mitigating the lessons of the Rational Choice Theory, have pointed out also the irrational actions in heuristics as reasons to justify public regulations in an economic sense. It happens, though, that regulation is an interdisciplinary institution. While it directs or controls conducts of individuals, limiting or enforcing rights and liberties, regulation presents itself also and at the same time as a juridical and moral institution. The thesis, then, will try to present the reasons that can be used in the justification of public regulation in a juridical-moral perspective. At this point, it will be used as a paradigm for the juridical-moral legitimation of the positive political-juridical institutions (among them the public regulation) a republican-liberalism, witch consists in an agreement established between the egalitarian-liberalism and a moderate conception of the republicanism. So being, the study will try to defend that the juridical-moral legitimation of the many existent public regulations can find foundation in one or some of three juridical-moral values: private individual autonomy, egalitarian conditions, and public autonomy. Concerning the enforcement of private individual autonomy and of egalitarian conditions, at first place, the thesis will defend the possibility of a new juridical-moral reading of the economic institutions of market failures and of irrational actions in heuristics. The concept of market failures and the concept of irrational actions in heuristic, in a juridical-moral reading as reasons to justify the legitimation of public regulations, should be understood as situations in witch the free acting of the agents in the market violates or isnt capable of enforcing the fundamental juridical-moral values of private individual autonomy and of egalitarian conditions. Still concerning the egalitarian-liberal influences, the thesis will hold up that, even when market failures and irrational actions in heuristics do not exist, it will be possible the establishment of public regulations that find justification in the juridical-moral foundation of equality, as long as these regulations are bound to improve the egalitarian conditions necessary to the maintenance of human dignity and private individual autonomy. On the other hand, concerning the republican influences, it will be shown that public regulation can find juridical-moral legitimation also in the fundamental juridical-moral value of public autonomy. This means that regulations might be juridical-morally legitimate when they implement projects and policies deliberated by citizens and society in the exercise of popular sovereignity, as long as these collective projects do not violate the minimum standards necessary to ensure human dignity. The thesis will defend that the principles of proportionality and of equality may play an important role in the analysis of juridical-moral legitimation of public regulation. The principle of proportionality can be an useful methodological instrument in the analysis of the juridical-moral legitimation of a regulatory measure in an internal perspective, questioning the relationship established between the means and ends of the regulation. The principle of equality, on its turn, can be an useful methodological instrument in the analysis of the juridical-moral legitimation of a regulatory measure in a comparative perspective between the numerous existent regulatory measures. At last, once studied the most important issues concerning the justification of every single regulatory measure and once established a general theory about the juridical-moral legitimation of public regulation, the thesis will develop a case study about the juridical-moral legitimation specifically of the regulations that use paternalistic arguments in their support. Those regulatory measures, as they direct the conducts of agents aiming to protect goods, rights and interests of these same individuals whose liberties are restricted, are very controversial. It will be shown that, since the classical work On Liberty by JOHN STUART MILL, legal paternalism has been traditionally associated to a negative connotation of fundamental juridical-moral value violation. The thesis, though, will adopt the position that regulatory measures may find juridical-moral legitimation in the enforcement or protection of the fundamental juridical-moral values of private individual autonomy and of equality. Besides, it will hold up that the economic institutions of market failures information asymmetry and coordination problems as well as the economic institutions of irrational actions in heuristics, adopted in the new juridical-moral reading suggested, may be useful tools in the identification of the situations in witch such paternalistic regulations are juridical-morally legitimate in face of the republican-liberalism.