Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Fábio Bertequini Leão / Banca: Eduardo Nobuhiro Asada / Resumo: Neste trabalho é apresentada uma metodologia, baseada na meta-heurística de Busca Dispersa, para resolver o problema de alocação de bancos de capacitores em redes de distri- buição radiais. Foram feitas novas propostas, objetivando a melhoria do tempo de processa- mento e convergência do método. A função objetivo a ser minimizada incorpora os custos totais de investimentos (aquisição, instalação e manutenção) e de operação. Para o cálculo do ponto de operação do sistema foi implementado um algoritmo de Fluxo de Carga de varredu- ra. O método considera a instalação de bancos de capacitores fixos e chaveados. Os resultados obtidos com o algoritmo implementado reduziram as perdas elétricas e melhoraram o perfil de tensão do sistema, sendo comparados com os obtidos por outros dois métodos alternativos para o mesmo problema. A metodologia proposta foi implementada em linguagem MATLAB e testada em quatro sistemas presentes na literatura: o de 34, 136, 202 e 400 barras. A partir dos resultados foi verificado que a metodologia apresentou um bom desempenho / Abstract: This work proposes a methodology, based on the Scatter Search metaheuristic, to solve the problem of capacitor placement in radial distribution networks. New proposals were made to achieve a better convergence and computer performance of the method. The objec- tive function to be minimized incorporates the total value of investments (acquisition, installa- tion and maintenance of capacitor banks) and also operational costs. To obtain the operation state of the system, a specialized radial load flow algorithm is used. The method also consid- ers the installation of fixed and switched capacitor banks. The results show that loss reduction and voltage profile improvement can be achieved with the installation of capacitor banks in the network, they were compared with those obtained by two alternative methods for the same problem. The methodology was implemented in MATLAB and tested with four systems pre- sented in literature: the 34 bus, 136 bus, 202 bus and 400 bus systems. From the obtained re- sults it was verified that the methodology presented a good performance / Mestre

Orientador: Rubén Augusto Romero Lázaro / Co-orientador: Marina Lavorato de Oliveira / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: John Fredy Franco Baquero / Banca: Roberto Cayetano Lotero / Banca: Carlos Roberto Mendonça da Rocha / Resumo: No presente trabalho foi proposto o desenvolvimento de uma técnica de solução para resolver o problema de planejamento de expansão do sistema de distribuição de energia elétrica (PSDEE) modelado como um problema de programação não linear inteiro misto (PNLIM) mono-objetivo e multiestágio (dinâmico), com o objetivo de encontrar um plano de expansão do sistema de distribuição de energia elétrica com custos de investimentos e de operação mínimos sujeitos a restrições físicas e operacionais e restrições que estabelecem os limites dos indicadores de continuidade DIC, FIC, DEC e FEC. A função objetivo do modelo é igual ao valor presente líquido dos custos com construção e/ou recondutoramento de circuitos, com construção e/ou ampliação de subestações, com perdas resistivas anuais e com operação das subestações. Para atingir o objetivo proposto foi desenvolvido um algoritmo genético especializado, adaptado da proposta de Chu-Beasley em conjunto com técnicas heurísticas especializadas para resolver o problema de PSDEE. Para avaliar a viabilidade e flexibilidade da proposta foram testados sistemas da literatura, que foram organizadas em três etapas com objetivos distintos: na primeira foi realizado o planejamento estático considerando somente as restrições operacionais do sistema (sistemas de 23 e 136 barras); na segunda o planejamento multiestágio dinâmico considerando as mesmas restrições da etapa anterior (sistemas de 54 e 417 barras) e a terceira o planejamento multiestágio dinâmico considerando tanto as restrições operacionais como as relacionadas com a confiabilidade do sistema (sistema de 27 barras). Pelos resultados obtidos o algoritmo mostrou-se eficiente e versátil, pois dos sistemas que foram possíveis estabelecer uma comparação, o algoritmo conseguiu encontrar resultado melhor (para o sistema de 54 barras), igual (para os sistemas de 23 e 136 ... / Abstract: In this paper, it was proposed the development of a solution technique to solve the expansion planning problem of electricity distribution system (PEDS) modeled as a problem of mixed integer nonlinear programming (MINP) mono-objective and multi-stage (dynamic), with the goal to find an expansion plan from electricity distribution system with minimum investment costs and operation subject to physical and operational constraints and restrictions that establish the limits of continuity indicators DIC, FIC, DEC and FEC . The model objective function is equal to the costs present value net with construction and/ or reconductoring of circuits with construction and/or substations expansion with annual resistive losses and with substations operation. In order to achieve the objective proposed a specialized genetic algorithm adapted by Chu-Beasley was developed in conjunction with specialized heuristics techniques to solve the problem of PEDS. To assess the feasibility and flexibility of proposed literature, systems which they were tested organized in three stages with different goals: the first it was performed the static planning considering only the system operating constraints (systems 23 and 136 bus); the second it was performed the dynamic multistage planning considering the same restrictions from the previous stage (systems 54 and 417 bus) and the third it was performed the dynamic multistage planning considering as much operating restrictions as related to reliability of system (system 27 bus). According to the results, the algorithm was efficient and versatile because of the systems that were possible to reach a comparison, the algorithm was able to find best result (for system 54 bus) equal (for systems 23 and 136 bus) and next to system of 417 bus / Doutor

Made available in DSpace on 2014-11-12T01:01:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000462536-Texto+Completo-0.pdf: 1936978 bytes, checksum: 551a99d3e7495bc45e9ce1dea5d91aea (MD5) Previous issue date: 2014 / With the popularization of the use of Unmanned Aerial Vehicles (UAV’s) grows the need to use more sophisticated, robust and effective controllers in order to enhance its flight performance. This work aims the development of a non-linear control to be applied on a quadrotor aircraft, reducing flight time and improving system stability. The most commonly control technique used consist of a linear control law known as Proportional Integrate Derivative (PID), which provides stability and displacement for this class of system. However, this technique has certain limitations in performance by not considering construction parameters such as actuator’s saturation and inertial moments, associated with the mass distribution of the system. Given this scenario, it is proposed the implementation of a control law, based on a formulation of optimal response time named Proximate Time Optimal Servomechanism (PTOS) to be applied on the degrees of freedom for rotation and translation of the vehicle. Furthermore, it is proposed a new approach to operate on a bidirectional displacement of a geo-referenced trajectory control system, based on the concept of optimal time, such as PTOS. Firstly it is presented the system dynamics, then a linearization, for purpose of control design, is achieved so that the proposed controllers are developed. / Com a popularização do uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANT’s) cresce a necessidade do uso de controladores mais sofisticados, mais robustos e mais eficazes, de forma a aprimorar sua performance de voo. Este trabalho tem como objetivo a implementação de uma técnica de controle não linear para ser aplicada em VANT’s do tipo quadcóptero, reduzindo o tempo de voo e aprimorando a estabilidade do sistema. A técnica de controle comumente usada consiste em uma lei de controle linear conhecida como PID (Proporcional Integrador Derivador) que, embora proporcione estabilidade e deslocamento para essa classe de sistema, esta técnica apresenta certas limitações de desempenho e performance por não considerar parâmetros construtivos, tais como a saturação do próprio atuador e momentos inerciais associados à distribuição de massa no sistema. Neste cenário, é proposto a implementação de uma lei de controle, baseada em uma formulação de tempo de resposta quase ótimo denominada Proximate Time Optimal Servomechanism (PTOS), a ser aplicada nos graus de liberdade relativos a rotação e translação do veículo. Não obstante, é proposta uma técnica de controle bidirecional para atuar no controle da trajetória georreferenciada do sistema, alicerçada no conceito de tempo ótimo, tal como PTOS. Como metodologia, primeiramente é apresentado o modelo da dinâmica do sistema, tal como uma representação linear para fins de projeto de controle, para que então sejam desenvolvidos os controladores propostos. O desenvolvimento é validado offline, via simulações dos algorítimos.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Estatística, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-10-24T13:41:32Z No. of bitstreams: 1 2014_LoyaneChristinaSoaresRocha.pdf: 3190724 bytes, checksum: e656867872b59e12b28939a4ef274bf6 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-10-31T09:59:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_LoyaneChristinaSoaresRocha.pdf: 3190724 bytes, checksum: e656867872b59e12b28939a4ef274bf6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-31T09:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_LoyaneChristinaSoaresRocha.pdf: 3190724 bytes, checksum: e656867872b59e12b28939a4ef274bf6 (MD5) / Este trabalho trata de testes estatísticos não paramétricos para a detecção de dependência não-linear entre duas variáveis. Estudos de Monte Carlo foram realizados para avaliar e comparar o desempenho de testes do tipo distribution-free. Foram considerados testes que se baseiam no critério de Cramér-von Mises e também uma variação do teste de Kolmogorov-Smirnov (KS). Os resultados mostram que o teste proposto por Matsushita et al. (2012) e o de KS apresentam bom poder para detecção de estruturas de dependência não-linear. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This dissertation deals with nonparametric tests for the detection of nonlinear dependence between two variables. Monte Carlo studies were performed to evaluate and compare the performance of some distribution-free tests. Here, we considered test that are based on the criterion of Cramér-von Mises and also a variation of the Kolmogorov-Smirnov (KS) test. The results show that the our new suggested tests have good power to detect nonlinear bivariate dependence.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-17T18:27:55Z No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-11-19T11:32:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-19T11:32:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_MariaPazDuqueGutiérrez.pdf: 1529931 bytes, checksum: 45a09fa4d61bdf982f3a20ecc790f131 (MD5) / O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento e implementação de uma rotina de aplicação prática para uma análise elastoplástica de primeira ordem (pequenas deformações e pequenos deslocamentos), baseada nos conceitos de algoritmo de retorno radial, preditor/corretor e o conceito de rótulas plásticas. Espera-se obter uma ferramenta numérica precisa e computacionalmente econômica para a solução de diferentes tipos de estruturas metálicas. Para a análise limite, é utilizada uma superfície de escoamento assumida como uma função convexa e contínua das forças, agindo na seção transversal da estrutura. Para a solução das equações de equilíbrio, é utilizado um método iterativo baseado no método de Newton-Raphson combinado com o método de comprimento de arco. É introduzido o endurecimento isotrópico no regime plástico. As deformações plásticas são regidas pelo princípio da normalidade e são restritas aos extremos dos elementos. Os extremos dos elementos podem mudar bruscamente do estado elástico ao estado plástico. A matriz modular tangente consistente é determinada e aplicada sendo essencial para obter precisão e convergência. Finalmente, diferentes exemplos numéricos são estudados para avaliar a eficiência e aplicabilidade dos métodos empregados. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The objective of this work is the development and implementation of a routine of practical application for a first order elastoplastic analysis (small strains and small displacements). Based on the concepts of radial return algorithm, predictor / corrector and the concept of plastic hinge. It is expected to obtain a numerical tool accurate and computationally economical for the solution of different metal structural typologies. For the limit analysis is used a yield surface assumed as a convex and continuous function of the forces acting at the cross section of the structure and therefore, for the solution of the equilibrium equations is used an iterative method based on the Newton-Raphson method combined whit the arc length method. Isotropic hardening in the plastic regime is introduced. The plastic deformations are governed by the principle of normality and are restricted to the extremes of the elements. The extremes of the elements can change abruptly from elastic to plastic state. Consistent modular tangent matrix is determined and applied since it is essential for the accuracy and convergence. Finally, different numerical examples are studied to evaluate the efficiency and applicability of the methods employed.

Nesta dissertação de mestrado, nós encontramos a correção não linear aos campos elétrico e magnético produzidos por distribuições de cargas estacionárias, como o monopolo elétrico e o dipolo magnético homogeneamente polarizado em repouso, no vácuo, ou seja, imersas em um campo externo de fundo nulo. A função de resposta não linear é dada pelo tensor de polarização de quarta ordem, devido ao espalhamento de dois fótons, e é escrita dentro da aproximação da ação efetiva em eletrodinâmica quântica. Como aplicações realizamos estimativas numéricas para a correção dos campos produzidos em pulsares e estrelas de quarks, e concluímos quão relevantes são tais correções. Além disto, justicamos a divergência da autoenergia de uma carga eletrostática puntiforme (catástrofe ultravioleta) através do efeito de não linearidade. / On this master’s dissertation, we fi…nd a nonlinear correction to the electric and magnetic fi…elds produced by stationary charge distributions, like the electric monopole and the magnetic dipole uniformly polarized, at rest, in the vacuum, that is, it is immersed in a null external background fi…eld. The nonlinear response function is given by the fourth rank polarization tensor due to the scattering of two photons, and it is written within the approximation of e¤ective action in quantum electrodynamics. As applications, numerical estimates are evaluated for the correction of the …fields produced in quark stars and pulsars, and we conclude how relevant are such corrections. Furthermore, we explaned the self-energy’s divergence of a puntiform electrostatic charge (ultraviolet catastroph) through the nonlinear effect.

Mistura de quatro ondas não degenerada em fibras ópticas na configuração de cavidade foi inicialmente proposto como forma de geração de estados comprimidos da luz. Neste trabalho desenvolvemos um tratamento pura- mente quântico da análise da interação não linear entre a luz e a matéria. Com a equação de Fokker-Planck na representação de Wigner obtemos di- retamente das equações o limiar de oscilação dos feixes gêmeos e o efeito de biestabilidade. Das equações de dinâmica linearizadas para as flutuações de quadraturas confirmamos a geração de estados comprimidos provenientes do processo de 4WM, tanto abaixo quanto acima do limiar de oscilação. Não é possível iniciar a geração dos feixes gêmeos sem antes alcançar o limiar de oscilação do espalhamento Brillouin estimulado. Portanto, técnicas para aumentar este limiar devem ser empregadas em qualquer medida de ruído ao nível de shot-noise com geração de campos. Nós também testamos as limitações técnicas intrínsecas do laser de diodo, como o ruído de amplitude e fase, assim como sua estabilidade em um experimento interferômetrico. Abaixo do limiar, a cavidade atua no sentido de reduzir o ruído de fase do laser em um intervalo de frequência que vai de 10MHz a 80MHz. / Nondegenarate four-wave mixing in an optical-fiber cavity geometry, was initially proposed as a mean to generate squeezed states of light. We developed in this work a purely quantum analyzis of the nonlinear interaction between light and medium. With Fokker-Planck equation in the Wigner representation, we obtained directly from the equations, the twin beams oscillation threshold and bistability. From the linearized dynamic equations for the quadratures fluctuations, we confirmed the generation of squeezed states proceeding from 4WM process, not only below but above the threshold oscillation. It is not possible to initiate the twin beams generation without first reaching the stimulated Brillouin scattering threshold. Therefore, techniques to increase this threshold, must be used for any noise measure to the shot-noise level with fields generation. We also have tested the technical limitations of laser diode, as amplitude and phase noise, as well as the stability in an interferometric experiment. Below threshold, the cavity acts in the sense of reducing the intrinsic laser phase noise in a frequency range that goes from 10MHz to 80MHz.

Esta dissertação apresenta um estudo experimental sobre o transporte de massa de nanopartículas magnéticas induzido por um gradiente de temperatura, denominado termodifusão. A técnica de Varredura-Z é utilizada para gerar o aumento de temperatura na região irradiada pelo laser Gaussiano e formar o gradiente de temperatura. A sequente migração de nanopartículas é caracterizada pelo gradiente de concentração gerado no estado estacionário do fluxo de partículas, definindo o coeficiente Soret ST. O objetivo deste trabalho é verificar a variação de ST com o tamanho médio d0 das nanopartículas de ferrofluidos eletrostaticamente carregados em solução ácida. A dependência de ST com d0 surge do coeficiente de difusão de massa, explicando a dependência linear encontrada experimentalmente. Nestes materiais, a migração de nanopartículas ocorre para a região quente da amostra. Mostramos que este comportamento ocorre pela diminuição da carga superficial da nanopartícula na parte mais quente da amostra, diminuindo a repulsão eletrostática. A influência dos íons presentes na solução é obtida através da mudança na amplitude de ST com a diminuição do pH na amostra. Uma previsão teórica, baseada na eletrostática da dupla camada elétrica, concorda com estes dados considerando alta blindagem eletrostática das nanopartículas e a diminuição da carga superficial com o aumento da temperatura. / This dissertation presents an experimental study about the mass transport of magnetic nanoparticles induced by a temperature gradient, called thermodiffusion. The Z-scan technique is used to generate the temperature increasing in the region irradiated by the Gaussian laser beam and create the temperature gradient. The following nanoparticles migration is characterized by the concentration gradient of the stationary particles flux, defining the Soret coefficient ST. The aim of this work is to obtain the variation of ST with the average size d0 of electrostatically charged ferrofluid nanoparticles in acidic solution. The ST dependence with d0 comes from the mass diffusion coefficient, in agreement with the linear dependence found experimentally. In these materials the nanoparticles migration occurs to the hot region of the sample. We show that this behavior is owing to the reduction of the nanoparticle´s surface charge in the hottest region of the sample, decreasing electrostatic repulsion. The influence of the ions from solution is obtained through the change in ST amplitude with reduction of the samples pH. A theoretical prediction, based in the electrostatic of the double layer, agrees with this data considering a high screening of the nanoparticles and decreasing of the surface charge with temperature increasing.

Neste trabalho descreve-se técnicas experimentais envolvendo espectroscopias ópticas lineares e não-lineares capazes de caracterizar efeitos de estados excitado singleto e tripleto em moléculas orgânicas fluorescentes. Efeitos como a absorção de estado excitado e a troca de paridade eletrônica singleto-tripleto, tem ampla aplicação em diversas áreas de interesse humano. Logo, se faz necessário o estudo e desenvolvimento de materiais com essas características, tanto quanto o aprimoramento dos métodos de caracterização dessas propriedades. Este trabalho também consta com o estudo das propriedades espectroscópicas de moléculas de porfirinina, as quais estão entre as principais moléculas utilizadas nas aplicações. Assim, submeteu-se um conjunto composto por vinte e uma moléculas, todas derivadas da molécula de porfirina e com quatro radicais acoplados a ela, às seguintes técnicas experimentais: Varredura-Z absortiva e variações dessa técnica, desenvolvidas no grupo de Fotônica-IFSC, como a Varredura-Z por Trem de Pulsos (ZTP) e a medida da Fluorescência por Trem de Pulsos (FTP), afim de caracterizar os parâmetros espectroscópicos de cada amostra correspondentes ao modelo de Jablonski com cinco níveis de energia. A caracterização desse conjunto de porfirinas permitiu a avaliação da mudança na dinâmica populacional eletrônica causada por determinados radicais, que podem favorecer um determinado efeitos e, assim, otimizar uma molécula a uma dada finalidade. / This work describes experimental techniques in linear and nonlinear optical spectroscopy able to characterize excited state singlet and triplet optical effects of fluorescent organic molecules. Effects like excited state absorption and intersystem crossing between singlet and triplet states have a broad application in several areas of human interest. So, it is useful the study and development of materials with those properties, as much as the characterization methods of them. It is also included in this work the study of the spectroscopic properties of porphyrin molecules, which are among the most used in the applications. Thus, a set of twenty one porphyrin based molecules were probed with the follow spectroscopic techniques: Absorptive Z-SCAN and variations of that technique developed in the IFSC-Photonics\' Group as Pulse Train Z-SCAN and Fluorescence by Pulse Train, in order of characterize the spectroscopic parameters corresponding to a five energy level Jablonski diagram. The characterization of the whole set of porphyrins allowed a study of the change in electronic population dynamics in the porphyrin molecule caused by a specific radical, which may privilege a certain kind of effect and, consequently, manufacturing a molecule for a given application.

Em sólidos dopados com Cr+3, o efeito não-linear ocorre devido à população de íons dopantes no estado metaestável, o qual possui uma polarizabilidade diferente do estado fundamental. Nestes materiais, o índice de refração não-linear n2 é proporcional a Δα/Is , onde Δα é a diferença de polarizabilidade, entre os estados, excitado (metaestável) e o fundamental, e Is a intensidade de saturação da transição. A técnica conhecida como Z-Scan é na atualidade a mais popular para medidas de n2 e foi recentemente aplicada em cristais dopados com Cr+3. Nestes materiais, o tempo de resposta do meio não-linear é dado pelo longo tempo de vida espontâneo do estado excitado τ0 (usualmente τ0 > 100 µs) tornando possível medidas da resposta transiente do sinal. Isto torna possível a normalização do sinal pela medida em t =O (quando o efeito não-linear ainda não se manifestou) com o intuito de eliminar efeitos lineares parasíticos (devido a imperfeições da superfície da amostra, não paralelismo, etc.). Neste trabalho 7 nós usamos o método de Z-Scan resolvido no tempo para determinar não apenas n2, mas também a intensidade de saturação Is. Nós introduzimos um novo método para determinação de Is, através da medida de Z-Scan transiente. Os valores de n2 e Is, podem ser usados para calcular a seção de choque da absorção no estado fundamental σ1, Δα e Δσ (a diferença de seção de choque de absorção entre o estado excitado e metaestável). , Fizemos medidas em cristais de rubi e alexandrita usando um laser de Ar modulado por um \"chopper\". No caso da alexandrita, o Cr+3 pode ocupar dois sítios que apresentam propriedades bastante diferentes. A técnica resolvida no tempo permite que se diferencie estes dois sítios, e então se determine n2, Is, τ0, Δα e Δσ para o íon de Cr+3 em cada tipo de sítio (no caso do sítio de espelho os valores de n2 e Δα são inéditos). / In Cr+3 doped solids, the nonlinearity originates from the population of dopant íon metastable excited state, which has a polarizability different from that of ground state. In these materials, the non-linear refractive index n2 is proportional to a Δα/Is, where a Δα is polarizability difference between excited and ground states and Is is the transition saturation intensity. The thecnique known as Z-Scan is nowadays the most popular one for n2 measurements and was recently applied to Cr+3 doped solids. In this material, the nonlinearity response time is given by the excited state spontaneous lifetime τ0 (usually τ0 > 100 µs) permitting transient response measurements. This allows signal normalization at t=0 (when the nonlinear effect did not appear yet) in order to eliminate parasitic linear effects (due to nonparallel sample surfaces, surface imperfections, etc.). In the present work we used a time resolved Z-Scan method to determine not only n2 but also the saturation intensity Is and these values can be used to calculate the ground state absorption cross section σ1, Δα and Δσ (where Δσ is the absorption cross section difference between excited and ground states). We introduced a new method to measure Is through transient Z-Scan measurements. We performed measurements in ruby and alexandrite using a chopped Ar+ ion laser. In the alexandrite crystal the Cr+3 ion can occupied two different sites that have very different spectroscopy properties. The time resolved technique allowed us to distinguished these two sites and then determine n2, σ0, Δα , Δσ and Is for the Cr+3 ion each kind of site(our n2, Δα and Is results for the mirror site are original contributions of these work).