Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T18:19:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_OtimizacaoRestricoesLineares.pdf: 2100092 bytes, checksum: 17dbf2fc2263d9dfd1044290efe95364 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2018-03-22T18:29:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_OtimizacaoRestricoesLineares.pdf: 2100092 bytes, checksum: 17dbf2fc2263d9dfd1044290efe95364 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-22T18:29:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_OtimizacaoRestricoesLineares.pdf: 2100092 bytes, checksum: 17dbf2fc2263d9dfd1044290efe95364 (MD5) Previous issue date: 1987-09-18 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Propõe-se um algoritmo para otimização com restrições lineares e variáveis canalizadas que usa precondicionamento periódico para solução dos sistemas lineares. O algoritmo é do tipo gradientes conjugados com projeção e faz uso de fatorações ortogonais esparsas para o precondicionamento. Uma coleção de testes é apresentada. É feita uma comparacão, no caso de problemas lineares, com resultados obtidos pelo sistema MINOS.

Orientador: Geraldo Nunes Silva / Banca: Weldon A. Lodwick / Banca: Yurilev Chalco Cano / Banca: Ulcilea Alves Severino Leal / Banca: Valeriano Antunes de Oliveira / Resumo: Esta Tese trabalha com alguns conceitos fundamentais da analise intervalar e suas aplicações. Em primeiro lugar, a Tese aborda a álgebra de funções de valor intervalar gH diferenciáveis. Especificamente, damos condições para a gH- diferenciabilidade da soma e gH-diferença de duas funções de valor intervalar gH-diferenciáveis; também para o pro duto e composição de uma função real diferenciável e uma função de valor intervalar gH diferenciável. Em segundo lugar, a Tese e dedicada a obtenção de condições necessárias e suficientes para problemas de otimização com funções objetivas de valor intervalar. Essas funções objetivas são obtidas a partir de funções contínuas usando aritmética intervalar restrita. Damos um conceito de derivada para esta classe de funções de valor intervalar e, em seguida, introduzimos o conceito de ponto estacionário. Encontramos as condições necessárias com base na definição dos pontos estacionários e provamos que essas condições também são suficientes nas noções de convexidade generalizada. Obtemos também condições necessárias e suficientes para o problema de otimização intervalar com restrições. E, finalmente, lidamos com o espaço quociente de intervalos I em relação a família de intervalos simétricos e dado um conceito de diferenciabilidade para funções de classes de equivalência, fazemos uma comparação com outros conceitos de diferenciabilidade. Alguns exemplos e contraexemplos ilustram os resultados obtidos / Abstract: This Thesis works with some fundamentals concepts of interval analysis and it applica tions. First of all, the thesis deals with the algebra of gH-diferentiable interval-valued functions. Specifically, we give conditions for the gH-diferentiability of the sum and gH-diference of two gH-diferentiable interval-valued functions; also for the product and composition of a diferentiable real function and a gH-diferentiable interval-valued func tion. Second, the thesis is devoted to obtaining necessary and sucient conditions for optimization problems with interval-valued objective functions. These objective func tions are obtained from continuous functions by using constrained interval arithmetic. We give a concept of derivative for this class of interval-valued functions and then we introduce the concept of stationary point. We find necessary conditions based on the stationary points definition and we prove that these conditions are also sucient under generalized convexity notions. We obtain the necessary and sucient conditions for con strained interval-valued optimization problem. And finally, we deal with the quotient space of intervals I with respect to the family of symmetric intervals and given a concept of di↵erentiability for equivalence classes-valued functions, we make a comparison with other concepts of diferentiability. Some examples and counterexamples illustrates the obtained results. / Doutor

A indústria de processos químicos tem sofrido consideráveis transformações devido ao acirramento da competitividade. Importantes progressos tecnológicos têm sido atingidos através de técnicas de modelagem, simulação e otimização visando o aumento da lucratividade e melhoria contínua nos processos industriais. Neste contexto, as plantas de metanol, um dos mais importantes produtos petroquímicos, podem ser destacadas. Atualmente, a principal matéria-prima para obtenção de metanol é o gás natural. A produção do metanol é caracterizada por três etapas: geração de gás de síntese, conversão do gás de síntese em metanol (unidade de síntese ou loop de síntese) e purificação do produto na especificação requerida. Os custos fixos e variáveis da unidade de síntese são fortemente dependentes das variáveis operacionais, como temperatura, pressão, razão de reciclo e composição da carga. Desta forma, foi desenvolvido um conjunto de modelos e algoritmos computacionais para representar matematicamente unidades de síntese de metanol. O modelo apresenta operações unitárias associadas aos seguintes equipamentos: divisores de correntes, misturadores de correntes, compressores, trocadores de calor, vasos de flash e reatores. Inicialmente, foi proposto um simulador estacionário, que serviu como base para um pseudo-estacionário, o qual contempla a desativação do catalisador por sinterização térmica. Os simuladores foram criados segundo uma arquitetura seqüencial modular e empregou-se o método de substituição sucessiva para a convergência dos reciclos. O estudo envolveu dois fluxogramas típicos, um constituído por reatores adiabáticos em série, enquanto o outro constituído por um reator tipo quench. Uma análise do efeito das principais variáveis operacionais foi realizada para o reator e para o loop de síntese. Estudou-se também o efeito da desativação do catalisador ao longo do tempo. Uma ferramenta de otimização operacional foi empregada para alcançar a máxima produção manipulando as injeções de carga fria na entrada dos leitos catalíticos. Formulou-se também um problema de maximização do lucro em função da otimização de paradas da unidade para troca do catalisador. Os resultados obtidos apontam que a ferramenta desenvolvida é promissora para a compreensão e otimização da unidade objeto deste estudo / The chemical process industries have been suffering considerable transformations due to the increase of competition. Important technological progresses have been reached through techniques of modeling, simulation and optimization that make possible the development of new tools, aiming an increase in profitability and continuous improvement in industrial processes. In this context, methanol plants, one of the most important petrochemical products, can be highlighted. Currently, the main raw material for methanol manufacture is the natural gas. The methanol production is characterized by three steps: syngas generation, conversion of the syngas into methanol (synthesis unit or synthesis loop) and distillation/purification of the product to the required specification. Fixed and variable costs of methanol synthesis units are strongly dependent on operational variables such as temperature, pressure, recycle ratio and make up gas composition. In this way, it was developed a computational set of models and algorithms to represent units of methanol synthesis. The model presents unit operations associated to the following equipment: splitters, mixers, compressors, heat exchangers, flash vessels and reactors. Initially, a stationary simulator was considered, that served as base for a pseudo-stationary one, which contemplates the catalyst deactivation for thermal sintering. The simulators were created using a sequential modular architecture and a direct substitution method is employed for the convergence of recycle streams. The study involved two typical flowsheets, one consisting of adiabatic reactors in series and other based on a quench reactor. An analysis of the effect of the main operational variables was carried out for the reactor and the synthesis loop. It was studied the effect of catalyst deactivation with time. An optimization tool was used to seek the maximum production varying the fraction of cold feed to beds. An optimization problem was also formulated so as to maximize a profit function using as decision variables operating times of reactor beds before catalyst change. The results had shown that the tool developed is promising for the understanding and optimization of the object unit of this study

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sandra Mara Torres Muller.pdf: 1594751 bytes, checksum: b3abd1c42aa0001991d29eefe9754019 (MD5) Previous issue date: 2006-04-03 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work three incremental adaptation methods for the hidden Markov models (HMM) are studied and implemented, which are based on the Expectation-Maximization (EM), Segmental k-Means and Maximum a Posteriori (MAP) algorithms. These methods, already used in the speech recognition field, are applied here in the electrocardiogram (ECG) segmentation problem. For that, it was used an ECG analysis system able to segment and classify cardiac diseases, like premature ventricular contraction (PVC) and ischemia. The use of these methods allow us to adjust the models to the signal fluctuations commonly met during ambulatory recording. The methods can also be implemented for other kinds of biomedical signals, like electroencephalogram (EEG). / Neste trabalho foram estudadas e implementadas tr^es t¶ecnicas incrementais de adapta»c~ ao de modelos ocultos de Markov (HMM - Hidden Markov Model) baseadas nos algoritmos de treinamento, que s~ ao a esperan»ca da maximiza»c~ ao (expectation maximization - EM), a k-means segmental (segmental k-means) e a m¶aximo a posteriori (Maximum a Posteri- ori -MAP). Essas t¶ecnicas, muito utilizadas em reconhecimento de voz, s~ ao aqui usadas para sinais biom¶edicos, mais precisamente para sinal de eletrocardiograma (ECG). Para tal objetivo, utilizou-se uma plataforma, j¶ a desenvolvida, de segmenta» c~ ao e classi¯ca» c~ ao de ECG, al¶em de detec»c~ oes de anomalias card¶³acas como extra-s¶³stole ventricular (ESV) e isquemia do mioc¶ ardio. Nessa plataforma, os modelos de Markov são empregados na etapa de segmenta»c~ ao do sinal de ECG, tendo em vista a identi¯ca» c~ ao das formas de onda elementares que comp~oem um ciclo card¶³aco. O desenvolvimento dessas t¶ecnicas permite, uma vez que a plataforma esteja funcionando como sistema real, um ajuste aut^ onomo dos modelos µas varia» c~ oes do sinal de ECG ao longo do tempo, assim como a outras varia» c~ oes presentes em um sistema real. As t¶ecnicas foram avaliadas a partir de experimentos usando duas bases de sinais de ECG: QT database e European ST-T database. Os resultados con¯rmam o ganho de desempenho obtido com a adapta»c~ ao, permitindo uma modelagem do sinal ao longo do tempo mais apropriada. As t¶ecnicas desenvolvidas s~ ao indicadas tamb¶em para outros tipos de sinais biom¶edicos, como o sinal de eletroencefalograma (EEG), por exemplo.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:33:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_ez[1].pdf: 489437 bytes, checksum: d1ab93a940c6981c3ddcdb53466a2f44 (MD5) Previous issue date: 2006-12-04 / An eletric utility must install protection (reclosers and fuses) and sectionalizing (switches) devices in key points of its distribution network to serve its customers with a reliable power supply. Utility boards or similar commissions define measures (reliability indices) to quantify and analize the eletric utility services. The problem addressed in this work is twofold. First, we want to optimize the allocation of reclosers in a distribution network to improve its reliability indices. The Simulated Annealing meta-heuristic was employed and its results were close to the optimal values in the tests performed. Second, we want to improve the effectiveness of a distribution protective design by identifying the type (recloser, fuse or switch) and location of devices to be installed. A Binary Linear Programming model found in the literature was implemented and tested. Its deficiencies leaded to the development of a more complete Binary Nonlinear Programming model and a specific branch-and-bound algorithm to solve it. The solutions proposed in this work allow an eletric utility to project and restructure the protection design of its distribution networks, allowing it to improve the service provided to its consumers. Hence, the company can cut investiments costs and still ensure a better quality of service to its clients, generating economic benefits to both parties. / As empresas responsáveis pelo fornecimento de energia elétrica (concessionárias) devem instalar equipamentos de proteção (religadores e fusíveis) e de seccionamento (chaves) em locais adequados da rede de distribuição para prestar um serviço de boa qualidade. Órgãos reguladores estabelecem métricas (índices de continuidade) para quantificar e analisar o desempenho das concessionárias. O problema abordado neste trabalho pode ser dividido em duas partes. A primeira trata de otimizar a alocação de religadores em uma rede de distribuição, buscando melhorar os índices de continuidade. A meta-heurística Simulated Annealing foi empregada e os resultados obtidos nos testes realizados ficaram muito próximos dos valores ótimos. Na segunda parte, tenta-se determinar a melhor alocação de religadores, fusíveis e chaves de forma simultânea, novamente para melhorar os índices de uma rede de distribuição. Um modelo de Programação Linear Binária proposto na literatura foi implementado e testado. As deficiências identificadas neste modelo motivaram o desenvolvimento de uma nova formulação de Programação Não-linear Binária, mais abrangente, e um algoritmo de branch-and-bound específico para resolver as formulações obtidas com o novo modelo. As soluções propostas neste trabalho permitem que as concessionárias projetem ou reestruturem a proteção das redes de distribuição de energia elétrica de forma a melhorar o serviço prestado aos consumidores. Com isto, as empresas podem diminuir o custo dos investimentos e ao mesmo tempo garantir que os seus clientes serão melhor atendidos, o que gera benefícios econômicos a ambos.

Orientador: Messias Borges Silva / Coorientador: Marcos Valério Ribeiro / Banca: Aneirson Francisco da Silva / Banca: José Roberto Dale Luche / Banca: Antoni Augusto Chaves / Banca: Adriano Francisco Siqueira / Resumo: As ligas a base de níquel possuem uma composição química com elevado teor de elementos de liga, os quais são responsáveis por suas propriedades mecânicas e térmicas; porém, estas características dificultam demasiadamente o processo de usinagem. Sua vasta utilização nestas áreas deve-se principalmente ao seu desempenho em altas temperaturas, que é dado por algumas de suas características intrínsecas, como: alta resistência mecânica em temperatura elevada, à fluência, à fadiga e boa resistência à corrosão. O objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de usinagem por torneamento cilíndrico externo da liga a base de níquel Nimonic 80A, bem como propor novas formas de pensar processos de otimização com múltiplas respostas utilizando diferentes métodos de busca e diferentes métodos de aglutinação a partir de modelagem de processo. Para tal, foram analisadas as variáveis respostas rugosidade superficial (Ra) e comprimento de corte (Lc). Os ensaios de usinagem foram realizados em um torno CNC, sendo considerados os seguintes parâmetros de usinagem: velocidade de corte (75 e 90 m/min), profundidade de usinagem (0,8 e 1,6 mm) e avanços (0,12 e 0,18 mm/v), pastilhas CP250 e TP2500, corpo de prova feito com material Nimonic 80A laminado a quente e Solubilizado, por fim, o fluido refrigerante variando em Mínima quantidade de Fluido (MQF) e abundante. Todo o processo foi conduzido em ciclos, em que cada ciclo terminava quando atingisse o comprimento de avanço máximo (Lf). Depois de realizada a modelagem, foram utilizados 3 diferentes meta-heurísticas e 4 diferentes métodos de aglutinação além do algoritmo GRG. Para se avaliar o desempenho das meta-heurísticas e métodos de aglutinação foi utilizado o método de Taguchi L16, chegando a conclusão de que todos mostraram significância dentro da avaliação proposta, sendo que os métodos aqui testados mostraram eficiência para tal pesquisa / Abstract: The nickel-based alloys have a chemical composition with high content of alloying elements, which are responsible for their mechanical and thermal properties, but these features interfere in the machining. Its widespread use in these areas is mainly due to its performance at high temperatures, which is given by some of its characteristics, such as high mechanical strength at elevated temperature, creep, fatigue and corrosion resistance. The objective of this work was to study and evaluate the machining process by external cylindrical turning of the nickel alloy based Nimonic 80A and propose new ways of thinking in multiple response optimization process using different search methods and different methods of agglutination from modeling process. To this, the variables analyzed were: surface roughness (Ra) and cut length (Lc). The machining tests were performed on a CNC lathe, being considered the following machining parameters: cutting speed (75 and 90 m / min), depth of cut (0.8 and 1.6 mm) and feed rate (0.12 and 0.18 mm/revolution), TP2500 and CP250 tools, test body made of Nimonic 80A material hot rolled and annealed and Fluid Lubricant varying amount in Minimal Quantity of Fluid (MQF) and abundant. The whole process was conducted in cycles where each cycle ended when it reached the maximum feed length (Lf). The entire process was conducted in cycles, wherein each cycle ended when it reached the maximum feed length (Lf). After performed the process modeling, were used GRG algorithm, three different meta-heuristics and 4 different agglutination methods and evaluated. To evaluate the performance of meta-heuristics and agglutination methods we used the method of Taguchi L16, reaching the conclusion that all showed significance in the proposed evaluation, and the methods tested here showed efficiency for such research / Doutor

Orientador: Silvio Alexandre de Araújo / Banca: Reinaldo Morabito Neto / Banca: Franklina Maria Bragion de Toledo / Resumo: Este trabalho consiste numa extensão do estudo de um problema de dimensionamento de lotes com custo de transporte feito por Norden e Velde [53], onde a produção dos itens é transportada, em paletes, para um armazém. O transporte é feito por uma empresa terceirizada sob um contrato com os seguintes custos pré-estabelecidos: um custo fixo de contrato, um custo para o transporte de um determinado volume de paletes e um custo adicional para paletes extras. O problema foi estendido, no presente trabalho, considerando restrições de capacidade e a possibilidade de atrasos no atendimento a demanda. Nosso objetivo é propor um modelo matemático para o problema estendido e desenvolver dois métodos heurísticos de resolução. Tais métodos são baseados em dois tipos de relaxação: relaxação Lagrangiana e relaxação Lagrangiana/Surrogate. Os resultados obtidos pelas heurísticas são comparados com os resultados obtidos pelo pacote de otimização CPLEX 10.0. Além disso, é feita uma comparação entre os métodos heurísticos. / Abstract: This work consist of an extension of a study of the capacitated lot-sizing problems with transportation cost by Norden and Velde [53], where the production of itens is transported into pallets to an warehouse. The transportation is executed by another company, under a contract with the following transportation cost established: a fixed contract cost, a transportation cost for determined quantity of pallets and an additional cost for extra pallets. The problem was extended, in this work, considering capacity constraint and backlogging. Our objective is to propose a mathematical model for the extended problem and to develop two heuristics methods of resolution. The methods are based on two types of relaxation: Lagrangian relaxation and Lagrangian/Surrogate relaxation. The results obtained by heuristics are compared with the results obtained by CPLEX 10.0. Furthermore, a comparison between the heuristics is made. / Mestre

Orientador: Silvio Alexandre de Araujo / Banca: Marcos Nereu Arenales / Banca: Maria do Socorro Nogueira Rangel / Resumo: Os problemas de dimensionamento de lotes e corte de estoque unidimensional têm importante papel em diversos setores industriais, tais como, fábricas de móveis tubulares e de papel, metalurgicas, entre outros e geralmente são tratados de maneira indepen-dente. Neste trabalho, abordamos os dois problemas de maneira integrada. Estudamos um modelo clássico do problema de dimensionamento de lotes, bem como, sua reformu-lação baseada no problema de caminho mínimo. Para o problema de corte de estoque unidimensional, foram estudados três diferentes modelos matemáticos propostos na lite-ratura. Apresentamos os modelos estudados de maneira integrada e fizemos um estudo computacional, utilizando dados gerados aleatoriamente, comparando os diferentes mo-delos para o problema integrado / Abstract: The lot-sizing and the one-dimensional cutting-stock problems have an important role in the production sector, such as, tubular furniture and paper factories, metallurgi-cal, among others and generally are dealt independently. In this work, we approach both problems in an integrated way. We studied a classical model for lot sizing problem and its reformulation based on the shortest path problem. For the one-dimensional cutting stock problem, three different models proposed in the literature were studied. We present the studied models in an integrated way and we made a computacional study using randomly generated data, comparing the different models for the integrated problem / Mestre

O elevado grau de competição imposto pelo mercado tem gerado nas empresas uma maciça movimentação em busca de melhorias contínuas e radicais nos processos de produção. Desta forma, a busca e identificação de oportunidades de melhoria constitui-se em importante mecanismo de aumento do desempenho e potencial competitivo. No entanto, a sistematização deste procedimento/abordagem esbarra na complexidade das ferramentas conhecidas e atualmente disponíveis para aplicação rotineira na análise dos processos produtivos. Uma análise ou diagnóstico consistente exige, muitas vezes, a aplicação de diversas ferramentas, tornando o processo de identificação de oportunidades e implementação de melhorias exageradamente complexo e moroso. Este estudo identificou a real necessidade de desenvolvimento de uma abordagem eficaz e ao mesmo tempo mais simples de mapeamento das oportunidades de melhoria, propondo uma metodologia de análise de sistemas de produção baseada na utilização conjugada de duas clássicas ferramentas de diagnóstico: o mapeamento da cadeia de valor e o mecanismo da função produção. O estudo parte de uma revisão bibliográfica onde são abordados os principais conceitos concernentes ao processo de diagnóstico e melhoria de sistemas de produção, base para o desenvolvimento da metodologia proposta. O método é, a seguir, testado em um estudo de caso realizado junto a uma empresa fabricante de cores para pintura automotiva.

Este trabalho aborda a modelagem matemática do processo de extração de óleos essenciais por arraste a vapor e a otimização deste processo em escala industrial. Utilizouse dados experimentais de óleos essenciais de alecrim e citronela obtidos em uma unidade industrial de extração por arraste a vapor. O modelo é constituído de um sistema de equações diferenciais parciais, que representam o balanço de massa unidimensional nas fases vapor e sólido. Para resolver o modelo desenvolvido, utilizouse o método das linhas com o uso da técnica de diferenças finitas para discretizar a coordenada espacial e suas derivadas, resultando em um sistema de equações diferenciais ordinárias implementado no simulador EMSO. Os parâmetros do modelo foram estimados pelo método dos poliedros flexíveis, utilizando dois conjuntos de dados experimentais e um terceiro para sua validação. O modelo ajustou-se bem aos dados experimentais industriais, resultando, para duas condições ambientais e geográficas das plantas aromáticas de alecrim, em coeficiente global de transferência de massa de 8,64 x 10 -4 s -1 e 9,10 x 10 -4 s -1, e a constante de equilíbrio de 2,72 x 10 -4 m3=kg e 1,07 x 10 -2m3/kg. Enquanto que para a citronela obteve-se coeficiente global de transferência de massa de 8,29 x 10 -4s -1 e 1,23 x 10 -3 s -1, e constante de equilíbrio de 1,25 x 10 -2 m3/kg e 1,52 x 10 -3 m3/kg. Foi proposto também um problema de otimização para determinar o tempo ótimo de extração e o número de bateladas por dia. Os resultados da otimização do processo indicam que se pode reduzir o tempo de extração, permitindo que outras extrações sejam realizadas por dia, maximizando o volume de óleo extraído ao fim do dia. / This work has as objective the development of a mathematical model of essential oils extraction by steam distillation and the optimization of this process on an industrial scale. We used experimental data obtained from rosemary and citronella in an industrial steam distillation unit. The model consists a system of partial differential equations, which represent the one-dimensional mass balance in steam and solid phases. To solve the developed model, we used the method of lines with the finite differences technique to discretize the spatial coordinate and its derivatives, resulting in a system of ordinary differential equations implemented in the EMSO simulator. The model parameters were estimated by the method of flexible polyhedra, using two experimental runs and a third experimental run to test the model. The model fitted to the experimental data industry, resulting, for two environmental and geographical conditions of rosemary, in mass transfer coefficients of 8,64 x 10 -4 s -1 and 9,10 x 10 -4 s -1, and the equilibrium constant of 2,72 x 10 -4 m3/kg and 1,07 x 10 -2m3/kg. For citronella, the obtained mass transfer coefficient of 8,29 x 10 -4 s -1 and 1,23 x 10 -3 s -1 and equilibrium constant of 1,25 x 10 -2 m3/kg and 1,52 x 10 -3 m3/kg. It was also proposed an optimization problem to determine the optimum extraction time and number of batches per day. The optimization results indicate that the process can reduce the extraction time, allowing other extractions are performed each day, maximizing the essential oil volume extracted in the day.