One of the biggest challenges of putting a robot on an extraterrestrial surface is the entry, descent and landing. By making the robot impact resistant, the need for landing thrusters and parachutes is reduced, lowering the weight and cost of an interplanetary robotic mission. The Dynamic Tensegrity Research Lab at the NASA Ames Research Center in Mountain View, California, is currently doing research in tensegrity robots, consisting of bars and cables creating a complex dynamic system. With motors on the cables, the system can shift its center of mass to create a ”rolling” locomotion and explore remote and dangerous areas. For octahedron tensegrities with 12 bars, intuitive locomotion patterns have been explored previously. The findings included difficulties in keeping the momentum, resulting in the robot getting stuck. In this thesis, over 7.000 configurations of a central pattern generator were tested. The parameters were generated with the Monte Carlo method, with the aim to allow the robot of keeping its momentum in the motion. The resulting locomotion behavior was simulated in NASA Tensegrity Robotic Toolkit. With the method described above, a central pattern generator for a 0.5 m in diameter 12 bar tensegrity of octahedron shape was found, capable of moving 10 m during the course of a 60 s simulation. This is about four times faster than traditional rovers such as NASA’s Curiosity, indicating the need of smaller, faster robots in addition to traditional types. This, together with the impact resistance resulting in a capability of moving in difficult terrain, makes this type of robot an integral part in any future space exploration mission.

Neste trabalho o transporte de nêutrons é simulado em materiais presentes no núcleo de reatores. O espectro de nêutrons é decomposto como uma soma de três distribuições de probabilidade. Duas das distribuições preservam sua forma com o tempo, mas não necessariamente sua integral. Uma das duas distribuições é devido ao espectro de fissão, isto é, altas energias de nêutrons, a outra é uma distribuição de Maxwell-Boltzmann para nêutrons de baixas energias (térmicos). A terceira distribuição tem uma forma a priori desconhecida e que pode variar com o tempo, sendo determinada a partir de uma simulação Monte Carlo com acompanhamento dos nêutrons e suas interações com dependência contínua de energia. Isto é obtido pela parametrização das seções de choque dos materiais do reator com funções contínuas, incluindo as regiões de ressonâncias resolvidas e não resolvidas. O objetivo deste trabalho é implementar efeitos de up-scattering através do tratamento estat ístico da população de nêutrons na distribuição térmica. O programa de simulação calcula apenas down-scattering, pois o cálculo do up-scattering microscópico aumenta signi_cativamente tempo de processamento computacional. Além de contornar esse problema, pode-se reconhecer que up-scattering é dominante na região de energia mais baixa do espectro, onde assume-se que as condições de equilíbrio térmico para nêutrons imersos em seu ambiente são válidas. A otimização pode, assim, ser atingida pela manutenção do espectro de Maxwell- Boltzmann, isto é, up-scattering é simulado por um tratamento estatístico da população de nêutrons. Esta simulação é realizada utilizando-se dependência energética contínua, e, como um primeiro caso a ser estudado assume-se um regime recorrente. As três distribuições calculadas são então utilizadas no código Monte Carlo para calcular os passos Monte Carlo subsequentes. / In this work the neutron transport is simulated in reactor core materials. The neutron spectrum is decomposed as a sum of three probability distributions. Two of the distributions preserve shape with time but not necessarily the integral. One of the two distributions is due to prompt ssion, i.e. high neutron energies and the second a Maxwell-Boltzmann distribution for low (thermal) neutron energies. The third distribution has an a priori unknown and possibly variable shape with time and is determined from a Monte Carlo simulation with tracking and interaction with continuous energy dependence. This is done by the parametrization of the material cross sections with continuous functions, including the resolved and unresolved resonances region. The objective of this work is to implement up-scattering e ects through the treatment of the neutron population in the thermal distribution. The simulation program only computes down-scattering, for the calculation of microscopic upscattering increases signi cantly computational processing time. In order to circumvent this problem, one may recognize that up-scattering is dominant towards the lower energy end of the spectrum, where we assume that thermal equilibrium conditions for neutrons immersed in their environment holds. The optimization may thus be achieved by the maintenance of the Maxwell-Boltzmann spectrum, i.e. up-scattering is simulated by a statistical treatment of the neutron population. This simulation is performed using continuous energy dependence, and as a rst case to be studied we assume a recurrent regime. The three calculated distributions are then used in the Monte Carlo code to compute the Monte Carlo steps with subsequent updates.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-06-11Bitstream added on 2014-06-13T20:42:03Z : No. of bitstreams: 1 nagaoka_mpt_dr_botfca.pdf: 822099 bytes, checksum: 888a950f539fe4016466561df2e320b2 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A co-geração de energia elétrica excedente por meio do aproveitamento do bagaço de cana-de-açúcar tem sido considerada uma alternativa importante na diversificação de fontes de geração de energia elétrica no Brasil, considerando-se as vantagens em relação à grande produção de matéria prima, menores custos de geração de energia e a possibilidade de reduzir o ônus dos investimentos em geração de energia do setor público. Apesar do grande potencial apresentado por esta fonte alternativa de energia, o mercado para a energia elétrica co-gerada está ainda hoje, sujeito a um ambiente de grande risco e incerteza, seja decorrente de condições do mercado de energia ou da produção. Este trabalho teve por objetivos analisar a viabilidade econômica de um projeto de investimento em co-geração de energia elétrica em uma usina sucroalcooleira na região Oeste do estado de São Paulo,com vistas à comercialização de excedentes, sob condições de risco, utilizando o algoritmo de Redes Neurais Artificiais. Procurou-se também testar a convergência dos resultados obtidos por este método com outro mais tradicionalmente utilizado em análise de risco para a determinação dos indicadores de viabilidade econômica do investimento. Os indicadores utilizados foram Valor Atual Líquido (VAL); Taxa Interna de Retorno (TIR); Relação Benefício - Custo (RBC); Payback Simples (PBS) e Payback Econômico (PBE). A análise foi realizada considerando seis cenários, considerando a possibilidade ou não de obtenção de financiamento e diferentes níveis de eficiência de queima do bagaço. No método de Redes Neurais Artificiais, as redes foram alimentadas com as seguintes variáveis de entrada: valor do investimento; despesas com juros e amortização; despesa com aquisição e transporte do bagaço e receita operacional, tendo como variável de saída o fluxo líquido de caixa. / The co-generation of surplus electrical energy by means of the use of sugar-cane bagasse has been considered as an important alternative in the diversification of sources of electrical energy in Brazil. Its advantages in relation to the production of raw material are: smaller costs of generation of energy and the possibility to reduce the costs of the investments in the generation of energy in the public sector. In spite of the great potential presented by this alternative source of energy, the market for the co-generation of electrical is still today subject to an atmosphere of great risk and uncertainty, be it due to conditions of the energy or of the production market. The objective of this research study was to analyze the economic viability of an investment project of cogeneration of electrical energy in an alcohol and sugar mill based on the Western area of the state of São Paulo having in view the commercialization of surpluses, under risk conditions, using the algorithm of Artificial Neural Networks. It was also tried to test the convergence of the results obtained by this method with a more traditionally method used in analysis of risk for the determination of the indicators of economic viability of the investment. The indicators used were Liquid Current Value (LCV); Internal Rate of Return (IRR); Benefit - Cost Relationship (BCR); Simple Payback (SPB) and Economic Payback (EPB). The analysis was performed into six different scenarios, having into consideration the possibility or not availabity of financing, and the different levels of efficiency in the burning of bagasse. In the method of Artificial Neural Networks the nets were supplied with entrance variables, such as, the value of the investment; expenses with interests and amortization; expense with acquisition and transport of the bagasse; operational revenue, and the exit variable included the liquid cash flow.

O Programa de Controle de Qualidade de sistemas geradores de raios X inclui a verificação periódica da constância dos feixes de raios X, para tanto é preciso que o físico especialista conheça as respostas dos instrumentos medidores de radiação. Neste trabalho foi analisado o comportamento das câmaras de ionização submetidas a feixes de radiação em Radiodiagnóstico nas energias de 50, 81, 90 e 102 kV. Inicialmente foram realizadas medidas experimentais com oito câmaras de ionização de quatro modelos- e, em seguida, foi simulado através do Método de Monte Carlo, com o código MCNP5, um sistema gerador de raios X e os quatro modelos de câmaras de ionização empregados na parte experimental. Com as simulações de arranjo padronizado foi calculado o valor de kerma no ar e foram comparadas, então, as respostas obtidas experimentalmente com os cálculos por simulação. As correlações obtidas entre os resultados permitiram o desenvolvimento de uma ferramenta que apresenta maiores informações para a compreensão dos equipamentos detectores utilizados, e que auxilia o especialista em física médica na análise da resposta dos detectores. / The Quality Control Program for X ray generator systems includes the periodic verification of the X rays beams constancy, therefore it is necessary that the medical physics specialist knows the measuring instruments physical response to radiation. In this work it was analyzed the behavior of ionization chambers subjected to radiation beams at diagnostic radiology energies of 50, 81, 90 and 102 kV. Initially it was performed experimental measurements with eight ionization chambers four models- and then it was simulated, by Monte Carlo Method, with the MCNP5 code an X ray generator system and the four ionization chambers models used in the experimental part. A patterned array was taken by the simulations and the air kerma value was calculated to the simulated system and then those values were compared to the experimental data. The correlations between the results allowed the development of a tool that enables a better understanding of the detectors and helps the physics specialist in the analysis of the detectors response.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Power outages can cause great harm to consumers, especially for commerce and industry. Therefore, it is important that the utilities attend the emergency occurences as fast as possible. In this context, it is done an avaliation of the reduction of the time of the emergency occurences after the exchange of conventional meters for smart meters. These meters provide instant information of the conditions of the distribution network, including the outages. The utility is immediately informed about the outage of energy, getting through this the exact location of the defect. Therefore, the exchange of the meters provides a reduction of the fault location time, with consequent reduction of the time of attendance of occurrences, whose values are monitored by the brazilian Electric Agency. As a consequence of this reduction, there is a reduction of individual continuity índex Customer Average Interruption Duration Index (CAIDI), equivalent índex "System Average Interruption Duration Index" (SAIDI) and Expected Energy Not Supplied (EENS). This paper analyze the reduction of SAIDI and EENS in a distributor of Brazil, using scenarios of exchange of meters defined by Monte Carlo Method (MCM). The results demonstrate a reduction in SAIDI and EENS, but possibly the location where the search was conducted contributed to this reduction was not as significant as expected. / Interrupções de energia podem ocasionar grandes prejuízos aos consumidores, especialmente para o comércio e indústria. Por isso, torna-se importante que as concessionárias realizem o atendimento as ocorrências emergenciais de forma mais rápida possível. Nesse contexto, é realizada a avaliação da redução do tempo de atendimento as ocorrências emergenciais através da troca de medidores convencionais por medidores inteligentes. Esses medidores proporcionam a informação instantânea das condições da rede de distribuição, inclusive no que se refere a interrupções de energia. Através dos novos medidores, a concessionária é informada imediatamente sobre a falta de energia, obtendo através disso a localização exata do defeito ocorrido na rede de baixa tensão (BT). Portanto, a troca de medidores proporciona a redução do tempo de localização do defeito, com consequente redução do tempo de atendimento às ocorrências, cujos valores são fiscalizados pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Como consequência dessa redução, tem-se a redução do indicador de continuidade individual - Duração Individual por Unidade Consumidora (DIC) - e coletivo - Duração Equivalente por Unidade Consumidora (DEC) ambos limitados pela ANEEL. Além disso, ocorre redução da Energia Não Distribuída (END). Este trabalho realiza a análise de redução de DEC e END em uma Concessionária de Distribuição de Energia Elétrica do interior do Rio Grade do Sul, através de cenários de trocas de medidores definidos pelo Método de Monte Carlo (MMC). Os resultados demonstram que há redução de DEC e END, mas que possivelmente o local onde foi realizada a pesquisa colaborou para que essa redução não fosse tão significativa.

This work presents the development of a methodology that uses the resource foreign model , offered by the Electromagnetic Transient Program (ATP-EMTP), in order to realize electromagnetic transient stochastic simulations with emphasis in power substation applications. Due to their stochastic nature, the simulations are performed by employing the Monte Carlo Method to reproduce the randomness and uncertainties that are inherent to the precursory events of some electromagnetic transients. The method is applied in the simulation in order to model the type of study to be analyzed, corresponding to the most frequent and significant transients that are found in substations. These events comprehend: occurrence and clearance of faults, transformer inrush, circuit-breaker switchings and lightning strokes. The suggested methodology allows the use of these resources through the graphical pre-processor software ATPDraw, and it does not need the use of any other external computational tool. Hence, in order to demonstrate the methodology potentialities, this work also presents some examples of applications through ATP-EMTP simulations, employed in a real power system. Throughout this study, it seeks to aid in simulations involving stochastic events in electromagnetic transients by adding new resources to the ATP-EMTP. In addition, this work is a part of a research and development project in a partnership between the Laboratório de Análise e Proteção de Sistemas Elétricos of the Centro de Estudos em Energia e Sistemas de Potência (LAPES-CEESP), located at UFSM, and the Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia Elétrica (CEEE-GT) of the Rio Grande do Sul state. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia que utiliza o recurso foreign model oferecido pelo ElectroMagnetic Transient Program (ATP-EMTP), que visa realizar simulações estocásticas de transitórios eletromagnéticos, com enfoque para aplicações em subestações de potência. Devido estas simulações contemplarem processos estocásticos, emprega-se o método de Monte Carlo para reproduzir aleatoriedades e incertezas inerentes aos eventos precursores de transitórios eletromagnéticos. Mais especificamente, este método é aplicado para modelar de estudos dos transitórios mais significativos e frequentes em subestações. Estes eventos compreendem: ocorrência e eliminação de curtos-circuitos, energização de transformadores, manobras de abertura e fechamento de disjuntores e descargas atmosféricas. A metodologia sugerida, permite que estes recursos sejam acessados através do pré-processador gráfico ATPDraw, de modo que não seja necessário a utilização de ferramentas externas para a realização destas simulações. Enfim, para demonstrar suas potencialidades, abordam-se exemplos aplicados em um sistema elétrico real. A partir dos estudos realizados, espera-se fornecer subsídios para simulações de eventos estocásticos de transitórios eletromagnéticos, agregando novos recursos ao ATP-EMTP. O presente trabalho é parte integrante de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), desenvolvido pelo Laboratório de Análise e Proteção de Sistemas Elétricos do Centro de Estudos em Energia e Sistemas de Potência (LAPES-CEESP) da UFSM, em parceria com a Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia Elétrica (CEEE-GT) do Rio Grande do Sul.

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