O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo dinâmico genérico para reatores de polimerização em leito fluidizado com capacidade de predizer produção, condições de operação e propriedades do produto, como o índice de fluidez e densidade. Este modelo genérico é então aplicado ao caso específico da polimerização de eteno em reatores do processo UNIPOL, utilizando catalisador de óxido de cromo. De modo a obter um modelo validado, os parâmetros cinéticos são estimados utilizando experimentos realizados em uma planta piloto UNIPOL. Também é apresentado um modelo simplificado em relação ao modelo proposto inicialmente, cujo objetivo é remover as interações dos parâmetros das malhas de controle com os parâmetros cinéticos a serem estimados, aproveitando medidas de planta não utilizadas pelo outro modelo. Junto com a parte de estimação de parâmetros é apresentada a metodologia da análise de sensibilidade para o planejamento de experimentos e estimação de parâmetros.

A identificação de modelos consiste na atividade de construir modelos matemáticos representativos de sistemas reais. Diversas técnicas estão disponíveis para a sua realização, as quais dependem do nível de informação preliminares disponíveis referentes ao sistema em estudo. Neste trabalho técnicas de identificação caixa-cinza, as quais utilizam estruturas de modelos fenomenológicos e dados experimentais foram estudadas, dando enfoque a duas etapas principais: análise de identificabilidade e estimação de parâmetros. A análise de identificabilidade é uma ferramenta fundamental na identificação e deve preceder a etapa de estimação dos parâmetros. Seu objetivo é verificar, a partir de uma estrutura e de dados experimentais quais parâmetros de um modelo podem ser identificados. Neste trabalho as principais metodologias disponíveis na literatura foram analisadas. Posteriormente, foi desenvolvida uma nova metodologia, fundamentada em conceitos de teoria de controle, a qual visa suprir as limitações inerentes aos demais métodos estudados. A estimação dos parâmetros foi realizada considerando dois métodos de otimização dinâmica distintos: o método single-shooting e método simultâneo. Além disso, nesta mesma etapa diferentes formulações de função objetivo foram testadas, verificando o efeito da minimização do quadrado da derivada do erro e comparando com a abordagem tradicional, a qual não faz uso da derivada. Para ilustrar e testar a aplicação das metodologias, dois estudos de caso foram analisados: Reator de Fermentação Alcóolica Contínua e Reator Semi-Batelada de Williams-Otto. Em ambos os casos, os dados experimentais foram gerados a partir da simulação do modelo sob parâmetros, condições operacionais e inferências conhecidas, a fim de se verificar o efeito de cada uma destas peculiaridades. Para consolidar os estudos desenvolvidos, uma aplicação real também foi testada através da identificação do modelo de um reator de polimerização de PEAD utilizando dados de uma planta industrial. / Model identification is the activity of constructing representative mathematical models of real systems. Several techniques are available for its completion, which depend on the level of information available about the studied system. In this work techniques for gray-box identification, which use both phenomenological models and experimental data, were studied by focusing on two main steps: identifiability analysis and parameter estimation. Identifiability analysis is a fundamental tool in the identification process and must precede the parameter estimation. Your goal is to verify, from a model structure and experimental data which parameters of a model can be identified. In this work the most important methodologies available in the literature were analyzed. Subsequently, a new methodology was developed, based on concepts of control theory, which aims to overcome the limitations inherent in other methods. The parameters estimation was made considering two distinct dynamic optimization methods: the single-shooting method and simultaneous method. Furthermore, in this same step, several formulations of objective function were tested, checking the effect of minimizing the square of the derivative of the error when compared to the traditional approach, which does not make use of the derivative. To elucidate the methodology, two case studies were proposed: Continuous Alcoholic Fermentation Reactor and Williams-Otto Semi-Batch Reactor. In both cases, the experimental data were generated from the simulation of the model under know parameters, operational conditions and inference in order to verify the effect of each of these peculiarities. To consolidate the studies developed a real application was also tested, and this identifies the model of a polymerization reactor HDPE using data from an industrial plant.

Biopolímeros polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres sintetizados por inúmeras bactérias e armazenados em corpos de inclusão nas células como reserva de energia, são produzidos a partir de fontes renováveis, e sua principal característica é a biodegradabilidade. Neste trabalho realizou-se a produção do PHA poli(3- hidroxibutirato) (P3HB) em cultivos submersos da bactéria Bacillus megaterium em meio mineral, utilizando-se sacarose como fonte de carbono e sulfato de amônio como fonte de nitrogênio. Esta bactéria apresenta comportamento diferente das bactérias comumente utilizadas para produção de biopolímero, sendo capaz de produzir grandes quantidades de P(3HB) sem limitação de nitrogênio. Experimentos em estufa incubadora rotatória foram realizados, segundo planejamento fatorial 22 composto central rotacional e três repetições no ponto central, a fim de se avaliar a melhor concentração inicial de sacarose e a razão inicial carbono/nitrogênio. Nestes experimentos, obteve-se um acúmulo de P(3HB) nas células de cerca de 75%. Não houve limitação de nitrogênio e sacarose para a maioria dos casos e observou-se uma forte correlação entre o acúmulo de P(3HB) e o pH do meio. Em biorreator foram realizados experimentos com controle de oxigênio dissolvido e pH, e com a condição de substrato inicial escolhida em função do planejamento de experimentos realizado. Obteve-se acúmulo de P(3HB) de 30%, inferior ao obtido em estufa incubadora rotatória. Modelos fenomenológicos de cinética microbiana, produção de polímero e consumo de substratos foram estudados, propondo-se modificações. Os parâmetros dos modelos foram estimados com os dados obtidos experimentalmente no biorreator. O modelo proposto obteve um desempenho superior aos demais estudados e com um número menor de parâmetros. Simulações foram realizadas a fim de verificar o comportamento do modelo frente a variações nas condições iniciais. / Polyhydroxyalkanoates (PHAs) biopolymers are polyesters synthesized by numerous bacteria and are accumulated on inclusion bodies in the cytoplasm of the cells as energy storage, they are produced from renewable carbon sources and its manly characteristic is the biodegradability. In this work it was carried the production of PHA poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) out in submerse cultures of bacteria Bacillus megaterium in the mineral medium, using sucrose as carbon source and ammonium sulphate as nitrogen source. This bacteria shows different behavior from bacteria commonly used on biopolymer production, and it is able to produce large amounts of P(3HB) without nitrogen limitation. Shaker experiments were realized, according to a central composite design and three repetitions in the central point, in order to evaluate the best initial sucrose concentration and carbon-to-nitrogen ratio. In these experiments, P(3HB) was accumulated in the cell about 75%. In most of the cases, there was no limitation in the sucrose or nitrogen, and a strong correlation between P(3HB) accumulated and the medium pH was observed. Bioreactor experiments were carried out with controlled dissolved oxygen and pH. Substrate initial concentration was chosen according to the experiment design. P(3HB) accumulation in bioreactor was lower than in shaker, about 30%. Phenomenological models of microbial kinetics, polymer production, and substrate consumption were studied and improvements were proposed. The models parameters were estimated using the experiment data from the bioreactor. The proposed model showed a better performance than the available models, with a smaller number of parameters. Simulations were performed with the purpose of verifying the model behavior for initial conditions changes.

Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido numa fábrica de cimento, situada no Sul do Brasil, Candiota, no circuito de moagem de clinquer de cimento. O principal objetivo foi descrever o desempenho do moinho de bolas, usando o MBP e do classificador dinâmico usando curvas de partição, a fim de que, num futuro próximo, possa ser otimizado o processo de moagem de cimento, reduzindo gastos com energia e substituição de peças, além de agregar maior qualidade ao produto. O clinquer, a cinza e o gesso constituem a alimentação do moinho de bolas a ser modelado; a cominuição desses três materiais a uma granulometria de aproximadamente 98%, em média, passante em 25 µm, vem a ser o cimento que é embalado e vendido no comércio do estado do Rio Grande do Sul. Para modelar o moinho foi necessário obter os parâmetros essências das funções seleção (Si), função quebra (Bij) e função de classificação (Ci), bem como da função de distribuição de tempo de residência (DTR). Para tanto, foi utilizada a técnica do retrocálculo, baseando-se nas amostras coletadas na fábrica de cimento, tratando o material como algo homogêneo, que é o habitual nestes casos. Acredita-se que existindo um modelo ajustado para escala industrial, ainda que inicial (não validado), neste caso, o mesmo fornece mais informações do que se fossem realizados apenas ensaios de laboratório. Foi utilizado o modelo do balanço populacional (MBP) para prever a granulometria do produto, a partir da granulometria de alimentação (e vice-versa), modificando as condições operacionais do circuito, tais como, flap e rotação do separador, grau de enchimento e taxa de alimentação. Como conseqüência prática deste trabalho, cita-se, por exemplo, a determinação das faixas "ideais" de operação para o separador, em função da umidade, e a recomendação para modificar a situação de moagem atual (sobremoagem), para uma de menor consumo enregético, sem prejuízo da qualidade do produto, com base numa argumentação coerente com as amostragens realizadas, que por sua vez, ilucidaram o mecanismo de funcionamento do sistema e estabeleceram alternativas melhores no modo de operação do mesmo. / This research work was developed in a cement works, placed in South of Brazil, Candiota, in the circuit clinker grinding. The main objective was to analyse the performance of the mill and the separator through the population balance model (PBM) and partition curves, in order to, in the next future, the cement griding process to get optimmum performance, reducing costs with energy and wear of the parts, beyond adding quality to the cement. The clinker, the ash and the gypsum constitute the ball mill feed, the cominution of these materials (98% less than 25 µm) resulting the cement that is saled in trade of the Rio Grande do Sul. To analyse the mill was necessary obtain the essencial parameter of the selection function (Si), breakage function (Bij), and classification function (Ci), as well as residence time distribution function (DTR). It was utilized back-caculation technic, based in the samples collected in the cement works, considering the material homogeneous, calculating the size distribution of the conbined mill feed through individual size distribution and tonnages of the componentes. One think that existing one model adjusted to industrial scale, not validated yet, in this case, it provide more information than only laboratory studies. Simulation studies were carried out to verify the model structure by predicting the mill product for a different operating condition of feed size distribution, feed rate, mill filling, flap and rotation of the separator. As pratical consequence of this work, one cite, for example, the determination of the better operation ranges to the separator, in agreement with humidity, and recommendation to modify presente situation of overgriding, reducing the consumption of energy, without harms to the product quality.

Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-03-04T17:47:37Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PráticaModelagemMatemática.pdf: 719262 bytes, checksum: d633103113f5f4495fbce9e3b18c1927 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-03-13T23:23:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PráticaModelagemMatemática.pdf: 719262 bytes, checksum: d633103113f5f4495fbce9e3b18c1927 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-13T23:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_PráticaModelagemMatemática.pdf: 719262 bytes, checksum: d633103113f5f4495fbce9e3b18c1927 (MD5) Previous issue date: 2011 / O presente trabalho apresenta uma pesquisa que aborda a prática de Modelagem Matemática como um cenário de investigação, na perspectiva da formação continuada de Professores de Matemática. Inicialmente, apresentamos algumas concepções de Modelagem Matemática, destacando algumas considerações para a prática docente, além de buscar relações com os cenários de investigação. Nossa metodologia de pesquisa contempla a elaboração e o desenvolvimento de Projetos de Modelagem Matemática relacionados aos preços de uma corrida de táxi e do combustível na bomba, implementados e avaliados por Professores de Matemática nos mais variados níveis de ensino, que cursaram uma disciplina de Modelagem Matemática no Mestrado Profissional em Educação Matemática da UFOP, em 2010. As Considerações Finais do nosso trabalho apontam que o desenvolvimento de Projetos de Modelagem Matemática evidencia a importância do Professor de Matemática: conhecer diversas perspectivas de Modelagem Matemática; vivenciar experiências de Modelagem Matemática em sua formação para desenvolver atividades de Modelagem em sala de aula; refletir sobre o papel das aplicações da Matemática relacionadas a problemas da realidade; valorizar a pesquisa, o tratamento da informação e o trabalho em grupo em sua prática pedagógica; transformar sua sala de aula em um ambiente propício àinvestigação de temas relevantes para os alunos; e saber trabalhar com outras áreas do conhecimento e em ambientes educacionais informatizados. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This paper presents a study focusing on the practice of Mathematical Modeling as a research scenary, in view of the continuing education of Mathematics Teachers. Firstly, some concepts of Mathematical Modeling, highlighting some considerations for teaching practice, in addition seek relationships with research scenary. Our research methodology involves the preparation and development of projects related to Mathematical Modeling prices of a taxi ride and the fuel pump, implemented and evaluated by Mathematics Teachers at various levels of education, who attended a course in Mathematical Modeling at Professional Masters in Mathematical Education of UFOP in 2010. The final considerations of our work indicate that the development of Mathematical Modeling projects demonstrates the importance of Mathematics Teacher: knowledge of various perspectives of Mathematical Modeling, gain experience of Mathematical Modeling in their training to develop modeling activities in the classroom, reflect on the role of applications of Mathematics to problems related to reality, enhancing research, data processing and teamwork in their work; transform your classroom into an environment conducive to research topics relevant to students, and how to work with other areas of knowledge and computerized educational environments.

CYSNE, Alex Queiroz. Epidemiologia comparativa da resinose (Lasiodiplodia theobromae) do cajueiro em pomares comerciais o semi-árido nordestino. 2009. 69f. Dissertação(Mestrado em Agronomia/Fitotecnia)- Centro de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Maria Naires Souza (marianaires@ufc.br) on 2011-12-13T20:04:25Z No. of bitstreams: 1 2009-dis-aqcysne.pdf: 376485 bytes, checksum: a941202c02abf7b9dceb110af08a0862 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Nascimento(vieiraaline@yahoo.com.br) on 2011-12-19T14:49:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009-dis-aqcysne.pdf: 376485 bytes, checksum: a941202c02abf7b9dceb110af08a0862 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-19T14:49:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009-dis-aqcysne.pdf: 376485 bytes, checksum: a941202c02abf7b9dceb110af08a0862 (MD5) Previous issue date: 2009-02-26 / Presently, a cashew disease known as gummosis, caused by the fungus Lasiodiplodia theobromae, deserves special attention due to its infection to branches and trunks of woody plants imposing significantly reduction in nut yield. As the importance of disease increases, it becomes of fundamental importance the development of epidemiological studies to understand the ecological aspects involved on disease establishment and progress. This work aimed to study gummosis dynamics in time and space in three different clones of cashew. Patterns of dispersion in space and disease progress on time, as well as the components involved on these models such as disease progress curve, maximum disease intensity, area under the disease progress curve and the point of initial disease were studied analyzed in order to compare epidemics in the three clones with different disease reactions. The study was conducted in a commercial cashew farm in Pio IX district in Piaui state, Brazil. Gummosis incidence and severity data of collected from 2002 to 2007 were used for both time and space analyses for BRS 226, Embrapa 51 and Faga 11 clones. Disregarding differences in disease occurrence and severity among clones, a random pattern of dispersion was observed at the beginning of the epidemic followed by the development of new foci and expansion of original foci. Later, a clustered pattern was observed. Clones showed different fitness to epidemic models accordingly with their degree of susceptibility. Comparison of epidemics based on their components have shown significant differences among clones, providing evidence for the potential use of host resistance as a means of gummosis control. / Atualmente, a doença conhecida como resinose, causada pelo fungo Lasiodiplodia theobromae, vem merecendo destaque no semi-árido brasileiro devido ao ataque em galhos e ramos lenhosos da planta, provocando significativas perdas na produção de castanha. O desenvolvimento de estudos epidemiológicos é de fundamental importância no entendimento dos aspectos ecológicos envolvidos na ocorrência e progresso da doença. Este trabalho objetivou realizar estudos sobre a dinâmica espaço-temporal do patógeno em três diferentes clones de cajueiro. Foram estimadas a dispersão desta doença através de seu padrão espacial e temporal na área em estudo, estudando-se os componentes das análises como os modelos de curva de progresso da doença, intensidade máxima da doença, início de aparecimento dos sintomas e área abaixo da curva de progresso da doença, de forma a comparar epidemiologicamente o desenvolvimento desta doença em clones com diferentes reações. As áreas de estudo estão localizadas em uma propriedade situada no município de Pio IX, PI. Os dados de incidência e severidade foram coletados entre os anos de 2002 e 2007, e utilizados nas análises espaciais e temporais para os clones BRS 226, Embrapa 51 e Faga 11. Mesmo apresentando diferenças quanto à incidência e severidade, foi observado que a doença assume um modelo aleatório de dispersão no início da epidemia, e que o aumento da incidência se dá pelo surgimento de novos focos unitários e crescimento dos focos antes existentes. Posteriormente, registrou-se uma agregação de plantas doentes. Os clones apresentaram ajustes a diferentes modelos epidemiológicos de acordo com o grau de susceptibilidade. As comparações entre as epidemias baseadas nos seus componentes apresentaram diferenças significativas entre os clones de cajueiro, sugerindo o uso potencial da resistência genética do hospedeiro como método de controle da resinose do cajueiro.

ALEXANDRE, A. R. A. Identificação de vazamento em redes de distribuição de água por meio de algoritmo genético com dados transientes. 2005. 136 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by João silva (jpauloqxb@gmail.com) on 2016-06-06T19:00:26Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_araalexandre.pdf: 829086 bytes, checksum: 52577be588b4bd19fdd4d9d424184f9b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-07-19T17:44:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_araalexandre.pdf: 829086 bytes, checksum: 52577be588b4bd19fdd4d9d424184f9b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-19T17:44:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_araalexandre.pdf: 829086 bytes, checksum: 52577be588b4bd19fdd4d9d424184f9b (MD5) Previous issue date: 2005 / A great present problem in the nets of distribution of water in the World is the presence of index of losses, whose considerable portion elapses of the presence of physical losses, tends as the largest component the leaks. These leaks cause not only operational and financial difficulties, as well as waste of this limited natural resource. It constitutes goal in the modern society the decrease of this it records problem. The present work approaches the theme and it proposes a methodology of study of a detection technique and quantification of leaks in distribution nets by of the modeling of this parameter. The employed method in the solution of the inverse problem is the use of data transients for calibration of the parameter leak through the genetic algorithm. In the analysis of the phenomenon transient, the Method of the Characteristics is used. A net example is used to study the identification of leaks and to evaluate the reliability of the method. Several results were presented and discussed with the application of this method in different situations and compared the results obtained by the genetic algorithm with the previous knowledge of the conditions permanent initials and without the use of this knowledge. / Um grande problema presente nas redes de distribuição de água no Mundo é a presença de índice de perdas, cuja parcela considerável decorre da presença de perdas físicas, tendo como o maior componente os vazamentos. Estes vazamentos ocasionam não só dificuldades operacionais e financeiras, como também desperdício deste recurso natural limitado. Constitui meta na sociedade moderna a diminuição deste grave problema. O presente trabalho aborda o tema e propõe uma metodologia de estudo de uma técnica de detecção e quantificação de vazamentos em redes de distribuição mediante modelagem deste parâmetro. O método empregado na solução do problema inverso é a utilização de dados transientes para calibração do parâmetro vazamento por meio do algoritmo genético. Na análise do fenômeno transiente, é utilizado o Método das Características. Uma rede exemplo é usada para estudar a identificação de vazamentos e avaliar a confiabilidade do método. Vários resultados foram apresentados e discutidos com a aplicação deste método em diferentes situações e comparados os resultados obtidos pelo algoritmo genético com o conhecimento prévio das condições permanentes iniciais e sem o uso deste conhecimento.

Made available in DSpace on 2009-11-18T19:01:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ACF167.pdf: 1167226 bytes, checksum: 6c3a70034a7246c8753f2206f0eed815 (MD5) Previous issue date: 2007 / The Rational Agent model have been a foundational basis for theoretical models such as Economics, Management Science, Artificial Intelligence and Game Theory, mainly by the ¿maximization under constraints¿ principle, e.g. the ¿Expected Utility Models¿, among them, the Subjective Expected Utility (SEU) Theory, from Savage, placed as most influence player over theoretical models we¿ve seen nowadays, even though many other developments have been done, indeed also in non-expected utility theories field. Having the ¿full rationality¿ assumption, going for a less idealistic sight ¿bounded rationality¿ of Simon, or for classical anomalies studies, such as the ¿heuristics and bias¿ analysis by Kahneman e Tversky, ¿Prospect Theory¿ also by Kahneman & Tversky, or Thaler¿s Anomalies, and many others, what we can see now is that Rational Agent Model is a ¿Management by Exceptions¿ example, as for each new anomalies¿s presentation, in sequence, a ¿problem solving¿ development is needed. This work is a theoretical essay, which tries to understand: 1) The rational model as a ¿set of exceptions¿; 2) The actual situation unfeasibility, since once an anomalie is identified, we need it¿s specific solution developed, and since the number of anomalies increases every year, making strongly difficult to manage rational model; 3) That behaviors judged as ¿irrationals¿ or deviated, by the Rational Model, are truly not; 4) That¿s the right moment to emerge a Theory including mental processes used in decision making; and 5) The presentation of an alternative model, based on some cognitive and experimental psychology analysis, such as conscious and uncounscious processes, cognition, intuition, analogy-making, abstract roles, and others. Finally, we present conclusions and future research, that claims for deeper studies in this work¿s themes, for mathematical modelling, and studies about a rational analysis and cognitive models possible integration. . / O Modelo do Agente Racional tem sido a fundamentação das teorias econômicas, ¿management science¿, inteligência artificial e teoria dos jogos, sobretudo pelos princípios de ¿maximização sob restrições¿, a exemplo dos modelos de utilidade esperada, dentre os quais a ¿Subjective Expected Utility (SEU) Theory¿, de Savage, ocupa lugar de maior influência nas teorias atuais, embora muitos outros desenvolvimentos tenham sido realizados, também no campo das ¿non-expected utility theories¿. Partindo da premissa da ¿full rationality¿ (racionalidade completa), e evoluindo por uma visão menos idealista, ¿bounded rationality¿ (teoria da racionalidade limitada) de Simon, ou pelos estudos de anomalias clássicas, como nos trabalhos de ¿heurísticas e vieses¿ de Kahneman e Tversky, ¿Prospect Theory¿ também de Kahneman & Tversky, ou Anomalias de Thaler, e muitos outros, o que vemos hoje é que o Modelo do Agente Racional tem sido um exemplo de ¿Management by Exceptions¿ (gerenciamento pelas exceções), já que a cada apresentação de uma nova anomalia, é em seguida necessário o desenvolvimento de uma resolução do problema. Este trabalho consiste em um ensaio teórico que pretende compreender: 1) O modelo racional como um conjunto de exceções; 2) A inviabilidade da situação atual, onde para cada anomalia identificada, necessitamos de uma solução específica desenvolvida, e, onde o número de anomalias aumenta a cada ano, tornando extremamente difícil gerenciar o modelo racional; 3) Que comportamentos julgados ¿irracionais¿ ou desviados pelo modelo racional, na verdade não o são; 4) Que é o momento de sugir uma nova teoria que contemple os processos mentais envolvidos na tomada de decisão; e 5) A apresentação de um modelo alternativo, baseado nas teorias de processos conscientes e inconscientes, cognição, intuição, analogy-making, papéis abstratos e outros conceitos já bastante sedimentados nas análises da psicologia cognitiva e experimental. Por fim, apresentamos as conclusões e necessidades de pesquisa futura, que abrange o aprofundamento nos temas deste trabalho, bem como desenvolvimentos de modelagem matemática, e estudos sobre a possibilidade de integração da análise racional e modelos cognitivos.

Made available in DSpace on 2008-05-13T13:16:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1992-12-15

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-05-23T18:22:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1390987 bytes, checksum: 9247b85525fc9a1cd272d7aaf202feeb (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T18:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1390987 bytes, checksum: 9247b85525fc9a1cd272d7aaf202feeb (MD5) Previous issue date: 2016-12-02 / O conhecimento da radiação solar é de vital importância para caracterizar o clima de uma região. A radiação solar está diretamente ligada aos fenômenos meteorológicos e aos componentes atmosféricos no planeta. Nos últimos anos as redes meteorológicas brasileiras têm introduzido numerosas estações automáticas que permitem monitorar a irradiação solar global em escalas horárias. Historicamente a medição de dados climáticos em larga escala dava suporte às atividades ligadas a aviação e agricultura. Seu uso em aplicações na área de arquitetura ou engenharia passou a receber atenção apenas nos últimos 40 anos. Com o desenvolvimento exponencial da tecnologia, a utilização de ferramentas baseadas em simulação computacional tem tomado espaço nas mais diversas áreas. A necessidade de se ter um bom modelo matemático que possa descrever adequadamente, um processo constitui-se sempre em um desafio, uma vez que o desempenho dos sistemas de controle baseados em modelos irá depender significativamente da precisão alcançada pelo modelo matemático. No projeto de sistemas de controle baseados em modelos preditivos, deve ser possível capturar o comportamento dinâmico do processo ou sistema em condições realísticas e, ainda, buscar encontrar o modelo o mais simples possível visando otimizar os recursos computacionais. No presente trabalho as variáveis de interesse foram as composições de radiação, dada sua importância tanto para agricultura quanto para geração de energia fotovoltaica e solar térmica. Para a simulação, os dados horários de todos os anos foram agrupados em um único arquivo. Deste modo, utilizou-se metade dos dados para criação dos modelos e metade para validação. Durante as simulações, a Radiação Global Horizontal foi definida como entrada e as demais como saída. Vale ressaltar que para cada variável foi realizada uma nova simulação. A utilização da modelagem linear (ARX e ARMAX) para predição de dados de radiação solar mostrou-se eficiente para as composições: Extraterrestre Normal (Erro Quadrático Médio = 2,51%), lnfravermelha (Erro Quadrático Médio 1,40%) e Extraterrestre Horizontal (Erro Quadrático Médio = 7,15%). Na modelagem não-linear (redes neurais), a radiação foi utilizada como entrada e a temperatura como saída da rede. Em termos de intervalos, e mais simples criar pequenos intervalos para uma variável com menor ordem de grandeza, como é o caso da temperatura, uma vez que demanda um volume menor de dados de entrada e saída para classificação. As redes multi/ayer perceptron (MLP) foram aplicadas desempenhando a tarefa de classificação de padrões. Criaram-se duas camadas de rede feed-fon/vard. A primeira camada utilizou a função de transferência tangente hiperbólica e, a segunda camada utilizou a função de transferência linear. A simulação que gerou menor grau de acerto, 74,48%, foi a que utilizou a radiação global horizontal como entrada e 3 neurônios na camada escondida. A que apresentou maior taxa de acerto, 90,32 %, foi a que utilizou radiação infravermelha horizontal como entrada e 2 neurônios na camada escondida. Por fim, pôde-se concluir que a modelagem linear mostrou-se mais eficiente que a não-linear na predição de dados de radiação solar abordados neste trabalho. Sua implementação e mais simples sob ponto de vista computacional e foi suficientemente eficiente para a geração de um banco de dados compatível com o que se desejava, apresentando erros aceitáveis e descrevendo o sistema de forma compatível com o real. / The knowledge of solar radiation is of vital importance to characterize the climate of a region. Solar radiation is directly linked to weather phenomena and atmospheric components on the planet. In recent years Brazilian meteorological networks have introduced numerous automatic stations that allow monitoring of global solar irradiation at hourly scales. Historically large-scale climate data measurement supported aviation and agricultural activities. lts use in applications in the field of architecture or engineering received attention only in the last 40 years. With the exponential development of technology, the use of tools based on computer simulation has taken space in several areas. The need to have a good mathematical model that can adequately describe a process is always a challenge, since the performance of model-based control systems will depend significantly on the accuracy achieved by the mathematical model. In the design of control systems based on predictive model, it should be possible to capture the dynamic behavior of the process or system under realistic conditions and also to find the simplest possible model to optimize computational resources. In the present work the variables of interest were the compositions of radiation, given their importance for both agriculture and for photovoltaic and solar thermal generation. For the simulation, the hourly data of all the years were grouped into a single file. In this way, half of the data was used to create the models and half for validation. During the simulations, Horizontal Global Radiation was defined as input and the others as output. It should be noted that for each variable a new simulation was performed. The use of linear modeling (ARX and ARMAX) to predict solar radiation data was efficient for the compositions: Normal Extraterrestrial (Root-mean-square deviation = 2.51%), Infrared (Root-mean- square deviation = 1.40%) and Horizontal Extraterrestrial = 7.15%). In the nonlinear modeling (neural networks), the radiation was used as input and the temperature as output of the network. In terms of intervals, it is simpler to create small intervals for a variable with a smaller order of magnitude, as is the case of temperature, since it requires a smaller volume of input and output data for classification. The multilayer perceptron (MLP) networks were applied performing the task of pattern classification. Two feed-fon/vard network layers were created. The first layer used the hyperbolic tangent transfer function, and the second layer used the linear transfer function. The simulation that generated the lowest degree of accuracy, 74.48%, was the one that used horizontal global radiation as input and 3 neurons in the hidden layer. The one that presented the highest hit rate, 90.32%, and 2 neurons in the hidden layer was the one that used horizontal infrared radiation as input. Finally, it was concluded that the linear modeling was more efficient than the non-linear model in the prediction of solar radiation data. Its implementation is simpler from a computational point of view and was efficient enough to generate a database compatible with what was wanted, presenting acceptable errors and describing the system in a way compatible with the original.