Resumo: O Brasil tem dificuldade para armazenar excedentes de produção de grãos visando um melhor momento de comercialização. O uso intensivo da mecanização nos processos de produção diminuiu a duração da operação de colheita e aumentou a produtividade, porém, apenas cerca de 9% das propriedades rurais possuem capacidade de armazenagem. Para evitar uma crise ainda maior no setor, o governo federal na gestão 2003- 2006 implementou uma nova política de investimentos para a armazenagem de produtos agropecuários incentivando as atividades armazenadoras, principalmente dentro das propriedades, permitindo assim, a exploração de um novo mercado formado por pequenos e médios produtores com unidades de armazenamento próprias. Desta forma, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um sistema automático de baixo custo para aeração de grãos de milho, utilizando o modelo matemático baseado na Teoria Fuzzy, visando atender as necessidades de pequenos e médios agricultores, tendo em vista critérios técnicos, energéticos e econômicos. Para tanto, foi desenvolvido um equipamento eletrônico responsável pela aquisição dos dados ambientais necessários ao controle do processo de aeração de grãos de milho e um programa de computador responsável pelo processamento, controle e armazenamento dos dados coletados pelo sistema de aquisição de dados criado. O sistema como um todo tem por finalidade conduzir a aeração de forma racional, determinando o tempo de aeração necessário, com a conseqüente redução do consumo de energia elétrica. Os resultados obtidos mostraram que o sistema desenvolvido baseado na Teoria Fuzzy mostrou-se eficiente e confiável na tarefa de controle da aeração. Também foi possível verificar que em relação aos sistemas de aeração já existentes no mercado, a nova proposta de desenvolvimento mostrou-se adequada às condições... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil has difficulty to store production excesses waiting for a better moment for commercialization. The intensive use of mechanization, in the processes of grains production, reduces the harvest duration and increases the productivity, however, about only 9% of the farms have storage capacity. To prevent a bigger crisis in the sector, the government implemented a new politics of investments for the farming products storage stimulating the storing activities, mainly inside of the farms, allowing the exploration of a new market formed by the small and mediums producers with storage units in their own farms. In this way, the present work has the objective to develop a low cost automatic system for maize grains aeration, using the mathematical model based in the Fuzzy Theory, aiming at to fill small and mediums producers necessities, observing technician, energetic and economic criteria. In this way, was developed an electronic equipment for the data acquisition to collect the ambient data to the control of the maize grains aeration process and a computer program for processing and control the data collected for the acquisition system. The system will be able to lead the aeration of rational form determining the necessary aeration period allowing the reduction of the electric energy consumption. The results had shown the model of the aeration control based on the Fuzzy Theory revealed efficient and trustworthy in the task of aeration control. Also, it was possible to observe that in relation to the existing aeration systems already in the market the new proposal of development revealed adequate to the conditions preset of to create... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Marco Antonio Martin Biaggioni / Coorientador: Luiz Francisco da Cruz / Banca: Angelo Cataneo / Banca: Célia Regina Lopes Zimback / Banca: Altair Justino / Banca: Marcelo Giovanetti Canteri / Doutor

Orientador: Renata Zotin Gomes de Oliveira / Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo introdutório à Teoria de Conjuntos Fuzzy e Lógica Fuzzy, mostrando o seu potencial de aplicação através do aperfeiçoamento do cálculo da estimativa do tempo de vida de um transformador de energia elétrica, informação de grande importância para a equipe de qualidade de uma empresa conseguir prever o melhor momento de manutenção. Foi desenvolvido um sistema computacional que consulta uma base de dados já existente e aplica o cálculo do tempo de vida utilizando três métodos diferentes, permitindo ao usuário comparar e selecionar o resultado mais próximo ao real, com base em fatores externos. Como energia elétrica é um tema amplo que aparece em diversos componentes curriculares, facilitando a construção de projetos interdisciplinares, apresentamos uma proposta de projeto onde será criada uma maquete de uma turbina hidrelétrica utilizando conceitos da construção geométrica e a modelagem matemática da tensão gerada por esta turbina, em função da altura. A proposta de projeto foi aplicada no 8◦ ano do Ensino Fundamental e os resultados estão presentes no trabalho. / Abstract: In this work we present an introductory study of Fuzzy Sets Theory and Fuzzy Logic, showing its potential for application through the improvement of the calculation of the life span estimation of an electrical power transformer, information of great importance for the company's quality team to predict the best moment of maintenance. It was developed a computational system that consults the existing database and applies the calculation of the life span using three di erent methods, allowing the user to compare and select the result closest to the actual based on external factors. Since electric energy is a broad theme that appears in several curricular components, facilitating the construction of interdisciplinary projects, we present a project proposal where a model of a hydroelectric turbine will be created using concepts of geometric construction and the mathematical modelling of the tension generated by this turbine, as a function of height. The project proposal was applied in the 8◦ year of elementary school and the results are present at work. / Mestre

Fuzzy logic has been applied successfully to systems modeling for ages. One of its main advantages is that it provides an understandable knowledge representation. Nevertheless, most investigations have focused their efforts on achieving accurate models and by doing so, they have omitted the linguistic capabilities of fuzzy logic.This thesis researches into the issues related to intelligible fuzzy models, because since science demonstrated the use of fuzzy logic when searching optimal models in terms of error (in fact a fuzzy model is a universal approximator), some but few investigators have focused their efforts in order to achieve really intelligible models in spite of losing some accuracy.In this work we propose a whole methodology able to find an intelligible fuzzy model in a local manner (rule by rule) from input-output data. In this sense we find the number and position of the necessary fuzzy sets and also the linguistic rules related to them. For this purpose we have developed a hierarchical process which takes into account several steps and techniques, some of which are original contributions.The resulting method is very simple and also intelligible. Therefore, this solution performs the final models with a low computational cost, but furthermore, allows the tuning of its different options depending on the nature of the problem and the characteristics of the users.In this thesis we explain the whole methodology and illustrate its advantages (but also its problems) with several examples which are benchmarks in most cases.

Tot i que en les últimes dècades la reducció del soroll emès pels avions ha estat substancial, el seu impacte a la població ubicada a prop dels aeroports és un problema que encara persisteix. Contenir el soroll generat per les operacions d'aeronaus, tot assumint al mateix temps la creixent demanda de vols, és un dels principals desafiaments a que s'enfronten les autoritats aeroportuàries, els proveïdors de serveis per a la navegació aèria i els operadors de les aeronaus. A part de millorar l'aerodinàmica o les emissions sonores de les aeronaus, l'impacte acústic de les seves operacions es pot reduir també gràcies a la definició de nous procediments de vol més òptims. Aquests procediments s'anomenen generalment Procediments d'Atenuació de Soroll (PAS) i poden incloure rutes preferencials de vol (a fi d'evitar les zones poblades) i també perfils de vol verticals optimitzats. Els procediments actuals per a la reducció de soroll estan molt lluny de ser els òptims. En general, la seva optimització no és possible a causa de les limitacions d'avui en dia en els mètodes de navegació, els equips d'aviònica i la complexitat present en alguns espais aeris. D'altra banda, molts PAS s'han dissenyat de forma manual per un grup d'experts i amb l'ajuda de diverses iteracions. Tot i això, en els propers anys s'esperen nous sistemes d'aviònica i conceptes de gestió del trànsit aeri que permetin millorar el disseny d'aquests procediments, fent que siguin més flexibles. En els pocs casos on s'optimitzen PAS, se sol utilitzar una mètrica acústica en l'elaboració de les diferents funcions objectiu i per tant, no es tenen en compte les molèsties sonores reals. La molèstia és un concepte subjectiu, complexe i que depèn del context en que s'usa i la seva integració en l'optimització de trajectòries segueix essent un aspecte a estudiar.La present tesi doctoral es basa en el fet que en el futur serà possible definir trajectòries més flexibles i precises. D'aquesta manera es permetrà la definició de procediments de vol òptims des d'un punt de vista de molèsties acústiques. Així doncs, es considera una situació en que aquest tipus de procediments poden ser dissenyats de forma automàtica o semi-automàtica per un sistema expert basat en tècniques d'optimització i de raonament aproximat. Això serviria com una eina de presa de decisions per planificadors de l'espai aeri i dissenyadors de procediments. En aquest treball es desenvolupa una eina completa pel càlcul de PAS òptims. Això inclou un conjunt de models no lineals que tinguin en compte la dinàmica de les aeronaus, les limitacions de la trajectòria i les funcions objectiu. La molèstia del soroll es modela utilitzant tècniques de lògica difusa en funció del nivell màxim de so percebut, l'hora del dia i el tipus de zona a sobrevolar. Llavors, s'identifica i es formula formalment el problema com a un problema de control òptim multi-criteri. Per resoldre'l es proposa un mètode de transcripció directa per tal de transformar-lo en un problema de programació no lineal. A continuació s'avaluen una sèrie de tècniques d'optimització multi-objectiu i entre elles es destaca el mètode d'escalarització, el més utilitzat en la literatura. No obstant això, s'exploren diverses tècniques alternatives que permeten superar certs inconvenients que l'escalarització presenta. En aquest context, es presenten i proven tècniques d'optimització lexicogràfica, jeràrquica, igualitària (o min-max) i per objectius. D'aquest anàlisi es desprenen certes conclusions que permeten aprofitar les millors característiques de cada tècnica i formar finalment una tècnica composta d'optimització multi-objectiu. Aquesta última estratègia s'aplica amb èxit a un escenari real i complex, on s'optimitzen les sortides cap a l'Est de la pista 02 de l'aeroport de Girona. En aquest exemple, dos tipus diferents d'aeronaus volant a diferents períodes del dia són simulats obtenint, conseqüentment, diferents trajectòries òptimes. / Aunque en las últimas décadas la reducción del ruido emitido por los aviones ha sido sustancial, su impacto en la población ubicada cerca de los aeropuertos es un problema persistente. Contener este ruido, asumiendo al mismo tiempo la creciente demanda de vuelos, es uno de los principales desafíos a que se enfrentan las autoridades aeroportuarias, los proveedores de servicios para la navegación y los operadores. Aparte de mejorar la aerodinámica o las emisiones sonoras de las aeronaves, su impacto acústico se puede reducir también gracias a la definición de nuevos procedimientos de vuelo optimizados. Éstos, se denominan generalmente Procedimientos de Atenuación de Ruido (PAR) y pueden incluir rutas preferenciales de vuelo (a fin de evitar las zonas pobladas) y también perfiles de vuelo optimizados.Los procedimientos actuales para la reducción de ruido están muy lejos de ser los óptimos. En general, su optimización no es posible debido a las limitaciones de hoy en día en los métodos de navegación, los equipos de aviónica y la complejidad presente en algunos espacios aéreos. Por otra parte, muchos PAR se han diseñado de forma manual por un grupo de expertos y con la ayuda de varias iteraciones. Sin embargo, en los próximos años se esperan nuevos sistemas de aviónica y conceptos de gestión del tráfico aéreo que permitan mejorar el diseño de estos procedimientos, haciendo que sean más flexibles. En los pocos casos donde se optimizan PAR, se suele utilizar una métrica acústica en la elaboración de las diferentes funciones objetivo y por lo tanto, no se tienen en cuenta las molestias sonoras reales. La molestia es un concepto subjetivo, complejo y que depende del contexto en que se usa y su integración en la optimización de trayectorias sigue siendo un aspecto a estudiar. La presente tesis doctoral se basa en el hecho de que en el futuro será posible definir trayectorias más flexibles y precisas. De esta manera se permitirá la definición de procedimientos de vuelo óptimos desde un punto de vista de molestias acústicas. Se considera una situación en que este tipo de procedimientos pueden ser diseñados de forma automática o semi-automática por un sistema experto basado en técnicas de optimización y de razonamiento aproximado. Esto serviría como una herramienta de toma de decisiones para planificadores del espacio aéreo y diseñadores de procedimientos.En este trabajo se desarrolla una herramienta completa para el cálculo de PAR óptimos. Esto incluye un conjunto de modelos no lineales que tengan en cuenta la dinámica de las aeronaves, las limitaciones de la trayectoria y las funciones objetivo. La molestia del ruido se modela utilizando técnicas de lógica difusa en función del nivel máximo de sonido percibido, la hora del día y el tipo de zona a sobrevolar. Entonces, se identifica y se formula formalmente el problema como un problema de control óptimo multi-criterio. Para resolverlo se propone un método de transcripción directa para transformarlo en un problema de programación no lineal. A continuación se evalúan una serie de técnicas de optimización multi-objetivo y entre ellas se destaca el método de escalarización, el más utilizado en la literatura. Sin embargo, se exploran diversas técnicas alternativas que permiten superar ciertos inconvenientes que la escalarización presenta. En este contexto, se presentan y prueban técnicas de optimización lexicográfica, jerárquica, igualitaria (o min-max) y por objetivos. De este análisis se desprenden ciertas conclusiones que permiten aprovechar las mejores características de cada técnica y formar finalmente una técnica compuesta de optimización multi-objetivo. Esta última estrategia se aplica con éxito en un escenario real y complejo, donde se optimizan las salidas hacia el Este de la pista 02 del aeropuerto de Girona. En este ejemplo, dos tipos diferentes de aeronaves volando a diferentes periodos del día son simulados obteniendo, consecuentemente, diferentes trayectorias óptimas. / Despite the substantial reduction of the emitted aircraft noise in the last decades, the noise impact on communities located near airports is a problem that still lingers. Containing the sound generated by aircraft operations, while meeting the increasing demand for aircraft transportation, is one of the major challenges that airport authorities, air traffic service providers and aircraft operators may deal with. Aircraft noise can be reduced by improving the aerodynamics of the aircraft, the engine noise emissions but also in designing new optimised flight procedures. These procedures, are generally called Noise Abatement Procedures (NAP) and may include preferential routings (in order to avoid populated areas) and also schedule optimised vertical flight path profiles. Present noise abatement procedures are far from being optimal in regards to minimising noise nuisances. In general, their optimisation is not possible due to the limitations of navigation methods, current avionic equipments and the complexity present at some terminal airspaces. Moreover, NAP are often designed manually by a group of experts and several iterations are needed. However, in the forthcoming years, new avionic systems and new Air Traffic Management concepts are expected to significantly improve the design of flight procedures. This will make them more flexible, and therefore will allow them to be more environmental friendly. Furthermore, in the few cases where NAP are optimised, an acoustical metric is usually used when building up the different optimisation functions. Therefore, the actual noise annoyance is not taken into account in the optimisation process. The annoyance is a subjective, complex and context-dependent concept. Even if sophisticated noise annoyance models are already available today, their integration into an trajectory optimisation framework is still something to be further explored. This dissertation is mainly focused on the fact that those precise and more flexible trajectories will enable the definition of optimal flight procedures regarding the noise annoyance impact, especially in the arrival and departure phases of flights. In addition, one can conceive a situation where these kinds of procedures can be designed automatically or semi-automatically by an expert system, based on optimisation techniques and approximate reasoning. This would serve as a decision making tool for airspace planners and procedure designers.A complete framework for computing optimal NAP is developed in this work. This includes a set of nonlinear models which take into account aircraft dynamics, trajectory constraints and objective functions. The noise annoyance is modelled by using fuzzy logic techniques in function of the perceived maximum sound level, the hour of the day and the type of over-flown zone. The problem tackled, formally identified and formulated as a multi-criteria optimal control problem, uses a direct transcription method to transform it into a Non Linear Programming problem. Then, an assessment of different multi-objective optimisation techniques is presented. Among these techniques, scalarisation methods are identified as the most widely used methodologies in the present day literature. Yet, in this dissertation several alternative techniques are explored in order to overcome some known drawbacks of this technique. In this context, lexicographic, hierarchical, egalitarian (or min-max) and goal optimisation strategies are presented and tested. From this analysis some conclusions arise allowing us to take advantage of the best features of each optimisation technique aimed at building a final compound multi-objective optimisation strategy. Finally, this strategy is applied successfully to a complex and real scenario, where the East departures of runway 02 at the airport of Girona (Catalonia, Spain) are optimised. Two aircraft types are simulated at different periods of the day obtaining different optimal trajectories.

El Análisis del Ciclo de Vida (ACV) es una herramienta metodológica que determina los potenciales impactos ambientales asociados con un producto o servicio, desde la extracción de la materia prima hasta su disposición final y consta de las siguientes etapas:- Definición del objetivo y alcance- Análisis del inventario del ciclo de vida- Evaluación del impacto del ciclo de vida- Interpretación del ciclo de vidaEn el Análisis del Inventario del Ciclo de Vida (ICV), se recopila un inventario de las entradas y salidas del sistema analizado pero con el inconveniente de que muchos de los datos utilizados son imprecisos porque provienen de estimaciones y consideraciones asumidas por el realizador del ACV. Posteriormente, en la etapa de Evaluación del Impacto del Ciclo de Vida (EICV) se determina la importancia relativa de cada elemento del inventario y se agregan las intervenciones en un conjunto de indicadores a los que llamamos categorías de impacto, pero las comparaciones y la toma de decisiones a partir de estos resultados no es fácil.Dentro de la EICV existe el paso de la valoración, que consiste en asignar una importancia relativa a cada una de las categorías de impacto para después sumarlas y obtener un único índice ambiental global, lo cual facilita las comparaciones entre sistemas de productos o servicios y el proceso de toma de decisiones, sin embargo, es un paso muy controvertido porque implica la consideración de elementos ideológicos y juicios de valor.En esta tesis de desarrolla un nuevo método de valoración que combina el método de valoración de Distancia al Objetivo (DtT) con las Teorías de Valor Multi-Atributo (MAVT) y la Teoría de la Lógica Difusa en un proceso que permite la consideración y el tratamiento de la incertidumbre de los datos y la subjetividad. El primer paso de esta metodología es la obtención de un indicador parcial del impacto ambiental, calculado a partir de los resultados caracterizados del Análisis del Impacto del Ciclo de Vida (AICV) y considerando las emisiones totales de la región de referencia, así como las metas políticas y los umbrales de sostenibilidad. Posteriormente, el indicador parcial obtenido se transforma para obtener un descriptor lingüístico borroso, el cual permite la construcción de un orden de preferencias entre el conjunto de alternativas planteadas. Otro de los objetivos de esta disertación es la evaluación de los potenciales impactos ambientales asociados al sistema de manejo de residuos municipales en Cataluña y el análisis de ocho escenarios alternativos establecidos con base en los objetivos de gestión de residuos de Cataluña.Los resultados sugieren la siguiente jerarquía de tratamientos: 1) Reciclaje de materiales, 2) Metanización, 3) Incineración, 4) Fabricación de compost, 5) Vertido en balas plastificadas y 6) Vertedero controlado. Posteriormente, el método de normalización y valoración propuesto se aplica a los resultados del AICV obtenidos y se identifica que la mejor alternativa de gestión de residuos es la que incluye mas cantidad de materiales reciclados, mas tratamientos biológicos, mas incineración y menos vertido. Se puede concluir que el orden de preferencias obtenido es consistente con las características de cada uno de los escenarios analizados y que el método propuesto permite la valoración de sistemas complejos que coexisten en el campo de la subjetividad y de la incertidumbre, facilitando con ello el proceso de toma de decisiones, basado en los resultados del AICV. / The Life Cycle Assessment (LCA) is a methodological tool, which determines the potential environmental impacts associated with a product or service, since the raw materials extraction until the final disposition. Their steps are the next:- Goal definition and scope- Life cycle inventory analysis- Life cycle impact assessment- Life cycle interpretationIn Life Cycle Inventory Analysis (LCI), input and output data are processed to produce an inventory of environmental interventions, but many data are uncertain because came from estimations made by the LCA practitioner, Next, in the Life Cycle Impact Assessment (LCIA) step the relative importance of each environmental intervention is determined and grouped in a set of indicators named impact categories, however the comparisons between systems and the making decision process is difficult. In LCA, the valuation step is very controversial, since it involves ideological elements and value judgments. However, it is very useful because it supports the decision making process and facilitates the comparisons. In order to strengthen the valuation step, in this thesis it is established a new method, which includes normalization and weighting. The methodological proposal involves the valuation method of Distance to Target (DtT) with the Multi-Attribute Value Theory (MAVT) and the Fuzzy Sets Theory. The result is a process which facilitates the consideration and the treatment of uncertainty and subjectivity. The first step of the valuation methodology proposed consists of the acquisition of a partial environmental impact indicator, calculated on the basis of the Life Cycle Impact Assessment (LCIA) results, an emissions inventory of the studied region, as well as the political targets and sustainability thresholds for a given area. Next, the partial indicator obtained is transformed to obtain a fuzzy linguistic descriptor, which permits the construction of a preference order amongst a series of alternatives. Another objective of this dissertation is the assessment of the potential environmental impacts associated with the municipal waste management in Catalonia and the analysis of eight waste management scenarios based on their waste management plan. The results suggest the next waste treatments order: 1) Materials recycling, 2) Biogasification, 3) Incineration, 4) Composting, 5) Landfilling by baling-wrapping technology, 6) Sanitary landfill. Next, the normalization and valuation proposed method it is applied to the LCIA results and the better waste management option identified is the scenario with more recycling, more biological treatments, more incineration and less landfilling. It is possible to conclude that the order of preferences obtained is consistent with the characteristics of each one of the analyzed scenarios and that the proposal method permits the evaluation of complex systems, which are frequently placed in the field of subjectivity and uncertainty. This is therefore a good method of supporting the decision-making process, based on life cycle impact assessment results.

Os sistemas fotovoltaicos tem se caracterizado como uma das principais fontes de geração de energia elétrica em áreas remotas. Nesse contexto, destaca-se a utilização dessa fonte de energia na eletrificação rural, cujo principal objetivo é tornar possível o atendimento de pequenas propriedades, geralmente distantes dos grandes centros de consumo. Grande parte dos programas de eletrificação rural implantados no mundo não alcançou níveis de sustentabilidade adequados por considerarem mais os fatores de natureza técnica e menos os fatores socioeconômicos. Nesse contexto, este trabalho propõe desenvolver um método para avaliar o nível de sustentabilidade de programas de eletrificação rural com sistemas fotovoltaicos individuais, considerando fatores qualitativos. A metodologia consiste na identificação dos aspectos que contribuem para a sustentabilidade do programa; as boas práticas e as oportunidades de melhoria dos programas implantados no mundo. A partir disso, foram identificadas três dimensões de sustentabilidade, dimensão 1 - Política, orçamento e origem do recurso; dimensão 2 – Características dos sistemas fotovoltaicos e dimensão 3 – Gestão do programa, que deram origem a 33 questões referentes à sustentabilidade dos programas. Desenvolveu-se um modelo matemático para avaliar a sustentabilidade dos programas de eletrificação rural baseado na utilização de especialistas para avaliar as 33 questões elaboradas, por meio do uso de lógica fuzzy (variáveis linguísticas), com adaptação do método fuzzy TOPSIS para o tratamento das informações. A análise dos resultados das questões da dimensão 1 revelam que os conceitos estabelecidos por cada especialista não tiveram alterações significativas. Para as questões da dimensão 2, percebe-se uma maior disparidade nas opiniões. Já nas questões da dimensão 3, ambos os especialistas avaliaram as questões de forma uniforme, com alto nível de importância. O modelo matemático empregado determinou as distâncias entre as respostas avaliadas como as mais apropriadas pelos especialistas (solução ideal) e as respostas fornecidas pelos usuários do método proposto. O resultado da análise indicou a distância máxima 6,635 e mínima 2,874 das alternativas para a dimensão 1. Para dimensão 2, o valor máximo foi de 4,367 e mínimo de1,722; e para a dimensão 3, máxima 7,646 e mínima 1,965. O método proposto neste trabalho foi aplicado para o programa de eletrificação rural existente no Timor-Leste, obtendo-se os índices de sustentabilidade de 45,73 para dimensão 1, 33,19 para a dimensão 2, 39,50 para a dimensão 3 e 39,14 para o índice de sustentabilidade global. / Photovoltaic systems have been characterized as a major source of power generation in remote areas. In this context, the use of this energy source, whose main aim is to provide electricity to small properties, that often are far from large centers of consumption has significantly increased in rural areas. Most of the rural electrification programs implemented in the world have not achieved adequate levels of sustainability mainly because they considered only technical aspects and focused less on socioeconomic factors that also affect the level of sustainability. In this context, this paper proposes to develop a method to assess the level of sustainability of rural electrification programs with a single photovoltaic system, considering qualitative factors. The indicators of assessment that contributed to the rural electrification program were realized by means of the fuzzy TOPSIS analysis tool. The methodology consists of identifying the aspects that contribute to the sustainability of the program, the best practices, and opportunities of improvement of the program to be implemented worldwide. From this, three dimensions identified, Dimension 1 - Policy, Budget and origin of feature, 2 - Characteristics of PV systems and 3 - Program Management, which together result in 33 questions of a sustainable program. The mathematical model has been used to assess the sustainability of a rural electrification program based on expert judgment on 33 questions developed through the use of fuzzy logic (linguistics variable), with the adaptation of fuzzy TOPSIS method for processing information data. The results of the analysis of the questions related to Dimension 1 reveals that the criteria established by each expert showed no significant change. For the second dimension, a greater disparity in opinions can be seen. Finally, for the third dimension, both experts had similar opinions, with level of significance ranging. The mathematical method was employed to determine the distance between the responses evaluated as the most appropriate by experts (ideal solution) and the answers provided by users of the proposed method. The result of the analysis indicated the maximum 6,635 and minimum 2,874 distances of the alternatives to dimension 1. For the second dimension, the maximum value was 4,367 and the minimum was 1,722, and for the third dimension, the maximum was 7,646 and minimum 1,965. The method proposed in this paper was applied to the existing rural electrification program in Timor-Leste, and show the sustainability index obtaining for each dimension: 45,73 for dimension 1, 33,19 for dimension 2,39,50 for dimension 3 and 39,14 for global index of sustainability.

Orientador : Prof. Dr. Gideon Villar Leandro / Co-orientador : Prof. Dr. Gustavo Henrique da Costa Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 24/06/2015 / Inclui referências : f. 99-102 / Área de concentração: Sistemas eletrônicos / Resumo: A maior parte dos sistemas físicos reais são multivariáveis, sendo que muitas vezes são simplificados para um modelo monovariável, para aplicações práticas nas mais diversas áreas. Na área de Teoria de Controle, a obtenção de um modelo matemático é de fundamental importância para síntese de controladores. Uma das formas de obtenção de modelos matemáticos é através da metodologia de Identificação de Sistemas. Nesta metodologia, são conhecidos apenas os sinais de entrada e saída (Identificação Caixa Preta) do sistema sob o estudo. Caso se tenha mais alguma informação sobre o sistema, por exemplo, sua ordem e seu grau de não linearidade. O sistema passa a ser o problema de Identificação Caixa Cinza. Na Identificação de Sistemas há várias etapas a serem realizadas, sendo que uma destas etapas é a Estimação de Parâmetros. Esta etapa pode ser vista como um problema de otimização, sendo que há vários métodos que podem ser utilizados, tanto para sistemas lineares e não lineares. Dentre os métodos disponíveis, um bastante utilizado para os mais variados problemas de otimização, é a Evolução Diferencial (ED). Esta metodologia é baseada na evolução populacional, e possui conceitos como mutação e cruzamento. Neste trabalho uma versão modificada do algoritmo ED é proposta, que consiste em ajustar os parâmetros referentes à taxa de cruzamento e mutação on-line utilizando lógica nebulosa para a estimação de parâmetros de sistemas multivariáveis reais. Os algoritmos ED modificados têm sua base de conhecimento baseada no comportamento da evolução de suas soluções, estes comportamentos se referem ao momento da evolução e a taxa de melhoria. Para a modelagem matemática dos sistemas foram escolhidos, o modelo linear, e os modelos não lineares de Hammerstein e Wiener. Os sistemas físicos multivariáveis escolhidos fazem parte dos sistemas de reservatórios reais, estes sistemas são alimentados por bombas controladas por inversores de frequência com configuração PID. Inicialmente os sistemas foram identificados com o algoritmo ED clássico para- se determinar o melhor modelo que se adequa a cada estudo de caso. Nesta etapa além de obter o melhor modelo que representa o sistema, foram obtidos os melhores valores de taxa de cruzamento, mutação e população, assim constituindo a base de conhecimento do otimizador nebuloso. O Modelo de Hammerstein representou melhor o comportamento dos estudos de casos. Após a escolha do melhor modelo, foi realizado uma segunda identificação sendo aplicado o algoritmo ED clássico e os otimizados por lógica nebulosa. Nesta segunda etapa de testes cada algoritmo era submetido a 100 simulações, onde era avaliado o número de interações, o tempo, SSE, MSE e qualidade da estimação e validação por correlação R2. Os algoritmos ED otimizados por lógica nebulosa melhoraram a velocidade de convergência sem comprometer a qualidade da estimação dos parâmetros. Palavras-chave: Evolução Diferencial. Lógica nebulosa. Otimização. Sistemas Multivariáveis. / Abstract: Most real physical systems are multivariate, and often are simplified for a univariate model for practical applications in several areas. In Control Theory area, it is fundamental obtain a mathematical model for the synthesis of controllers. One way of obtaining mathematical models is the System identification methodology. In this methodology, are known only the input and output signals (identification Black Box) system under study, if you have any further information about the system, for example, their order, the degree of non-linearity, etc. The system becomes a problem of Grey Box Identification. In the System Identification, there are a lot of steps to taken. One of these steps is the Parameter Estimation. This step may be viewed as an optimization problem and there are a lot of methods that can be used for linear and nonlinear systems. Among the methods available, the Differential Evolution (ED) is used for various optimization problems. This methodology is based on population evolution, and has concepts like mutation and crossover. In this work a modified ED algorithm is proposed, which adjusts on-line the parameters of cross rate and mutation rate using fuzzy logic for the estimation of the real multivariable systems parameters. The modified ED algorithms have their knowledge base based on the behavior of the evolution of its solutions, these behaviors refer to the time of evolution and the improve rate of solutions. The linear model, and Hammerstein and Wiener nonlinear models were chosen as mathematical models to identification. The multivariate physical systems chosen are part of real reservoir systems, these systems are powered by pumps controlled by frequency inverter with PID setting. Initially, systems had been identified with the classic ED algorithm to determine the best model to suit each case study. At this stage in addition to get the best model that represents the system, also it was obtained the best values of cross rate, mutation and population, constituting the knowledge base of fuzzy optimizer. The Hammerstein model was the best model that represented the behavior of the case studies. After choosing the best model, it was done a second identification with application of the classic ED algorithm and its upgrade by fuzzy logic. In second stage of tests, each algorithm was subjected to 100 simulations, where it was evaluated the number of interactions, time, SSE, MSE and quality of estimation and validation by correlation R2 The ED algorithms optimized for fuzzy logic improved the speed of convergence without compromise the quality of the parameters estimated. Keywords: Differential Evolution. Fuzzy logic. Optimization. Multivariable Systems.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-10-27Bitstream added on 2014-06-13T20:00:56Z : No. of bitstreams: 1 lopes_mlm_dr_ilha.pdf: 1509538 bytes, checksum: 3842df54e0429972a030219c885bd09a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nos dias atuais, principalmente pelo fato de alguns sistemas serem desregulamentados, o estudo dos problemas de análise, planejamento e operação de sistemas de energia elétrica é de extrema importância para o funcionamento do sistema. Para isso é necessário que se obtenha, com antecedência, o comportamento da carga elétrica com o propósito de garantir o fornecimento de energia aos consumidores de forma econômica, segura e contínua. Este trabalho propõe o desenvolvimento de redes neurais artificiais utilizadas para resolver o problema de previsão de cargas elétricas. Para tanto, inicialmente, propôs-se a introdução de melhorias na rede neural feedforward com treinamento realizado utilizando o algoritmo retropropagação. Neste caso, foi desenvolvida/implementada a adaptação dos parâmetros de inclinação e translação da função sigmóide (função de ativação da rede neural). A inclusão desta nova estrutura de redes neurais produziu melhores resultados, se comparado à rede neural retropropagação convencional. Essas arquiteturas proporcionam bons resultados, porém, são estruturas de redes neurais que possuem o problema de convergência. O problema de previsão de cargas elétricas a curto-prazo necessita de uma rede neural que forneça uma saída de forma rápida e eficaz. No intuito de solucionar os problemas encontrados com o algoritmo retropropagação foi desenvolvida/implementada uma rede neural baseada na arquitetura ART (Adaptive Rossonance Theory), denominada rede neural ART&ARTMAP nebulosa, aplicada ao problema de previsão de carga elétrica. Trata-se, por conseguinte, da principal contribuição desta tese. As redes neurais, baseadas na arquitetura ART, possuem duas características fundamentais que são de extrema importância para o desempenho da rede (estabilidade e plasticidade), que permite a implementação do treinamento de modo contínuo... / Nowadays due to the deregulamentation it is very important to study the problems of analyzing, planning and operation of electric power systems. For a reliable operation it is necessary to know previously the behavior of the load to guarantee the energy providing to the users with security and continuity and in an economic way. This work proposes to develop artificial neural networks to solve the problem of electric load forecasting. First, it is introduced some improvements on the feedforward neural network, with the training effectuated with the backpropagation algorithm. The improvement was the adaptation of the inclination and translation parameters of the sigmoid function (activation function of the neural network). The inclusion of this new structure provides better results if compared to the conventional backpropagation algorithm. These architectures provide good results, although they are structures that have some convergence problems. The short term electric load forecasting problem needs a neural network that provide a fast and efficient output. To solve this problem a neural network based on the ART (Adaptive Ressonance Theory), called_ fuzzy ART&ARTMAP applied to the load-forecasting problem, was developed and implemented._This is one of the contributions of this work. Neural networks based on the ART architecture have two important characteristics for the network performance, which are stability and plasticity, allowing the continuous training. The fuzzy ART&ARTMAP neural network reduces the imprecision of the results by a mechanism that separates the binary and analogical data and processing them separately. This represents a quality and an improvement on the results (reduction of the processing time and better precision), if compared to the neural network with backpropagation training (often considered as a benchmark in precision by the specialized...(Complete abastract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-08-30Bitstream added on 2014-06-13T19:00:52Z : No. of bitstreams: 1 lotufo_adp_dr_ilha.pdf: 1403044 bytes, checksum: 249ef360105db325454067aab8f18bbe (MD5) / Esta pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia, para análise de estabilidade transitória e para o controle preventivo de sistemas de energia elétrica, formulada por redes neurais feedforward multicamadas. A margem de segurança (método da energia) é empregada como critério de análise de estabilidade transitória, considerando-se defeitos tipo curto-circuito trifásico com saída de linha de transmissão. O funcionamento das redes neurais é constituído por duas fases principais: treinamento (ou aprendizado) e análise. A fase de treinamento requer uma grande quantidade de processamento para a sua realização, enquanto que a fase de análise é efetivada, praticamente, sem esforço computacional. Trata-se, por conseguinte, da principal justificativa para o uso de redes neurais para a resolução de problemas complexos que exigem soluções rápidas, sendo, portanto, adequadas para aplicações em tempo real. O treinamento da rede neural é realizado usando o algoritmo retropropagação (backpropagation) com controlador nebuloso e a adaptação da inclinação e deslocamento da função sigmóide (pós-sináptica). O controlador nebuloso é usado visando proporcionar uma convergência mais rápida e resultados mais precisos, se comparado ao algoritmo retropropagação tradicional. A adaptação da taxa de treinamento é efetuada usando a informação do erro global e a variação do erro global. A adaptação da inclinação e deslocamento da função sigmóide também é usada com o objetivo de melhorar a capacidade da obtenção de uma solução, ou seja, ampliar o espaço de busca. Após ter sido concluído o treinamento, a rede neural deverá estar apta a estimar a margem de segurança e a análise de sensibilidade. Com esta informação é possível desenvolver um método para a realização da correção da segurança (controle preventivo)... . / This work presents a procedure, for transient stability analysis and for preventive control of electric power systems, formulated by multilayer feedforward neural network. The security margin (energy method) is used as a criterion of the transient stability analysis considering faults like three-phase short-circuits with outage of transmission line. The performance of neural networks is constituted of two principal phases: training (or learning) and analysis. The training phase needs a great quantity of processing time for the realization, whereas the analysis phase is effectuated almost without computational effort. Therefore, this is the principal justification to use neural networks for solving complex problems that need fast solutions, and as a consequence being adequate for real time applications. The neural network training is realized using the backpropagation algorithm with fuzzy controller and the sigmoid (postsynaptic) function slope and translation adaptation. The fuzzy controller is used to provide a faster convergence and more precise results, if compared to the traditional Backpropagation algorithm. The adapting of the training rate is effectuated using the information of the global error, and global error variation. The adaptation of the slope and translation of the postsynaptic function is used for improving the capacity of obtaining a solution, i.e., to enlarge the space of search. After finishing the training, the neural network is capable to estimate the security margin, and the sensitivity analysis. With these information it is possible to develop a method for the realization of the security correction (preventive control) based on generation reallocation and load shedding. The preventive control idealization is based on the sensitivity... (Complete abstract, click electronic address below).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-12-16Bitstream added on 2014-06-13T20:08:10Z : No. of bitstreams: 1 000734174.pdf: 1301603 bytes, checksum: c022c2b4e049a701b1abb5a9e04fe8e9 (MD5) / Neste traboalho são apresentados alguns conceitos básicos da Teoria de Conjuntos Fuzzy como: operações comu conjunto fuzzy, Princípio de Extensão de Zadeh, números fuzzy e noçoes de lógica fuzzy. As relações são apresentadas com o objetivo de tratarmos de sistemas baseados em regras fuzzy e algumas aplicações / In this paper are presented some basic concepts of Fuzzy Sets Theory: operation with fuzzy sets, Zadeh extension principle, fuzzy numbers and fuzzy logic. The fuzzy relations are presented for the purpose of treating systems based on fuzzy rules and some application