Um método híbrido aplicado é proposto para um problema inverso que trata de uma cavidade tridimensional preenchida com meio transparente. As paredes são assumidas cinza e difusas, e o único mecanismo de transferência de calor presente é a radiação térmica. É um caso idealizado, mas que encontra ampla aplicação em sistemas de engenharia. Prescrevem-se duas condições de contorno na base da cavidade – temperatura e fluxo de calor – e, para satisfazêlas, buscam-se o fluxo de calor e a distribuição espacial dos aquecedores. Na superfície superior, que contêm os aquecedores, nenhuma condição de contorno é imposta. Este tipo de problema, quando solucionado através de técnicas convencionais, envolve um procedimento de tentativa e erro, que, além de demandar um elevado tempo computacional, conduz a resultados pouco precisos. Na análise inversa, opta-se por otimização ou pela aplicação de um método de regularização, pois o problema resultante é mal condicionado por envolver a equação integral de Fredholm de primeira espécie. Neste trabalho, optou-se por acoplar otimização e regularização como uma alternativa baseada no emprego distinto dessas duas formas de abordagem. A tarefa de busca por posições para os aquecedores ficou por conta do método da Otimização Extrema Generalizada, enquanto o método de regularização da Decomposição em Valores Singulares Truncada calcula o fluxo de calor dos aquecedores para cada configuração gerada pelo processo de otimização. A aplicação da técnica híbrida conduziu a resultados mais precisos do que aqueles que normalmente se obtêm apenas com regularização, reduzindo consideravelmente o tempo computacional da solução baseada apenas na otimização. / This work considers the inverse analysis in a three-dimensional rectangular enclosure with diffuse-gray surfaces. The locations and powers of the heaters sources are left unconstrained and two conditions are imposed on the design surface – uniform heat flux and temperature distributions. The solution to this kind of problem by conventional techniques is possible only with trial-and-error procedure and in this case, the forward solution will be run oftentimes without guarantee to find out a good answer. The aim is determine the powers and locations of the heaters to attain both uniform heat flux and temperature on the design surface. A new solution procedure – termed hybrid solution – which couples two methods, the Generalized Extremal Optimization (GEO) and the Truncated Singular Value Decomposition (TSVD) is proposed. The search of locations is treated as an optimization problem, by GEO algorithm, whereas the solution of the system equation, that embodies the Fredholm integral equation of first kind and, therefore, is expected to be ill-conditioned, is build up through a TSVD regularization method. The hybrid method provides better results than TSVD and, when compared with GEO, reduces the computational time substantially.

Orientador: Silvio Alexandre de Araujo / Banca: Helenice de Oliveira Florentino Silva / Banca: Maria do Socorro Nogueira Rangel / Resumo: Este trabalho trata do problema de corte de estoque unidimensional inteiro, que consiste em cortar um conjunto de objetos disponíveis em estoque para a produção de itens menores demandados, de tal forma que se otimize uma ou mais funções objetivos. Foi estudado o caso em que existe apenas um tipo de objeto em estoque em quantidades suficiente para atender a demanda. Três adaptações de um método heurístico baseadas nos conceitos dos algoritmos evolutivos multiobjetivo são propostas para resolver o problema considerando duas funções objetivo conflitantes, a minimização do número de objetos cortados e a minimização do número de diferentes padrões de corte. As adaptações utilizam as idéias presentes no método da Soma Ponderada, no Vector Evaluated Genetic Algorithm e no Multiple Objective Genetic Algorithm. Estas heurísticas são analisadas resolvendo-se instâncias geradas aleatoriamente. / Abstract: This work deals with the one-dimensional integer cutting stock problem, which consist of cutting a set of available objects in stock in order to produce ordered smaller items in such a way as to optimize one or more objective functions. On the case studied there is just one type of object in stock available in sufficient quantity to satisfy the demand. Three adaptations of a heuristic method based on the multi-objective evolutionary algorithms concepts are proposed to solve the problem considering two conflicting objective functions, the minimization of the number of objects to be cut and the minimization of the number of different cutting patterns. The adaptations consider the ideas from the Weighted Sum method, the Vector Evaluated Genetic Algorithm and the Multiple Objective Genetic Algorithm. These heuristics are analyzed by solving randomly generated instances. / Mestre

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-14T13:29:08Z No. of bitstreams: 1 146747.pdf: 1613644 bytes, checksum: 57f8c838c724f710d9547862428dd7ca (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-14T13:29:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 146747.pdf: 1613644 bytes, checksum: 57f8c838c724f710d9547862428dd7ca (MD5) Previous issue date: 1977-12 / Apresenta e aplica uma metodologia de planejamento que permitirá a integração da administração da qualidade da água com o planejamento global do desenvolvimento sócio-econômico de um sistema fluvial. A metodologia proposta se baseia na aplicação de técnicas da Análise de Sistemas de Recursos Hídricos e é composta de três submodelos; um submodelo de simulação digital da qualidade da água (SIMOX), um submodelo probabilístico hidrológico (Gumbel - eventos mínimos) e um submodelo para otimização da estratégia do controle da qualidade da água num sistema fluvial empregando programação linear. O modelo é aplicado para a bacia do Rio Paraíba do Sul no seu setor paulista. O submodelo de simulação SIMOX foi calibrado usando informações de uma amostragem de campo obtidas pelo CETESB e foi usado para analisar condições futuras (1990). As condições hidrológicas de amostragem foram avaliadas com o submodelo probabilístico hidrológico. Se estabeleceu uma política projetada ''Ótima'' para o ano de 1990 utilizando o submodelo de otimização e considerando-se uma frequência de excedência das vazões incrementais de 90%. / Develop and apply a methodology of planning that could integrate the water quality control management and the socio-economic river basin's planning. The methodology is based on the application of system's analysis techniques such as simulation with mathematical models and optimization techniques added to a hydrologic probabilistic model, in the planning of the use of water resources to control water quality. The methodology is applied to Paraíba do Sul river basin in the state of São Paulo.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-29T13:12:02Z No. of bitstreams: 1 144569.pdf: 3646167 bytes, checksum: 738c295be4022bae8756f0f4dd455541 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T13:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 144569.pdf: 3646167 bytes, checksum: 738c295be4022bae8756f0f4dd455541 (MD5) Previous issue date: 1976-12 / Estudo da transferência do calor em regime laminar, no duplo-tubo aletado longitudinalmente. Os problemas aqui discutidos, são os dois problemas tradicionais da transferência do calor em dutos, isto é, o estudo da solução da equação da energia sob as condições de contorno de fluxo constante e de temperatura constante perifericarnente, na parede aletada, sob a hipótese de perfil de velocidade e de temperatura plenamente desenvolvidos. Os problemas do escoamento laminar e da transferência de calor, sendo problemas a valores de contorno de caráter misto, são reduzidos a problemas de caráter mais simples pelo uso de equações integrais. O método das funções de Green é utilizado na solução de todos os problemas discutidos, resultando soluções analíticas facilmente computáveis. É estudada a influência da geometria do duto aletado sobre as configurações dos campos de velocidade, de temperatura e do fluxo local e, em função desta análise, são apresentadas algumas conclusões qualitativas sobre a eficiência da parede aletada. O desempenho do duplo-tubo, mais precisamente da parede a letada, e avaliado por meio de números de Nusselt apropriados, os quais traduzem o comportamento do duplo-tubo corno trocador campacto. A previsão dos parâmetros ótimos é feita a partir das curvas de desempenho do duplo-tubo para vários valores da altura das aletas e do número das mesmas, para cada relação de raios fixa. Embora poucos trabalhos teóricos e experimentais sejam disponíveis na literatura especializada, os resultados aqui obtidos, nos casos-limite, concordam muito bem com os resultados dos trabalhos encontrados. / Theoretical study of the steady-state laminar flow and steady-state heat transfer in finned double-tube heat exchangers. Here, the fins are plane, straigh and continuous and equally spaced, fixed on the external surface of the inner tube. Two boundary conditions are discussed; in the first one, a constant and uniform heat flux is assumed to apply steadily over the inner tube surface and over each fin; in the second one, a constant peripheral temperature distribution is assumed to apply over the inner tube surface and each fin, while a constant and uniform heat flux is assumed in the longitudinal direction of the tube and the fins. For each case, a constant and uniform heat flux is assumed on the outer tube surface. The related boundary value problems are solved analitically, with the aid of complete Green's functions and the inverse method. The influence of the geometry on the velocity and temperature distribution is analized in detail. In order to discuss and analize the finned double-tube performance as a compact heat exchanger, appropriate Nusselt numbers are defined. The predictions of the global and optimum performance are made by means of the Nusselt number curves i.e., the relationship etween the Nusselt number, the boundary conditions and the geometric characteristics of the duct. Very, litle has been published on this subject in the related literature. However, some limiting cases of the present study could be compared and are in good agreement with the available data.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-29T14:09:23Z No. of bitstreams: 1 144576.pdf: 1620103 bytes, checksum: 0d623d8595f19c19dffbb20ae63c3c26 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T14:09:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 144576.pdf: 1620103 bytes, checksum: 0d623d8595f19c19dffbb20ae63c3c26 (MD5) Previous issue date: 1976-12 / É desenvolvido um sistema computacional, que dimensiona automáticamente estruturas Ótimas de grande porte. Este utiliza um algoritmo de otimização do tipo "Critério de Otimalidade", no qual se tratam as restrições de desigualdade, mediante a definição de variáveis de desvio. O sistema considera estruturas discretizáveis mediante a utilização de elementos finitos, submetidas a vários estados de carga e de geometria prefixada pelo projetista. As restrições incluídas são aquelas que limitam deslocamentos nodais e tensões nos elementos, adicionando a consideração da flambagem nos elementos axiais submetidos a compressão. São descritos os métodos de análise estrutural utilizados, o cálculo dos gradientes das funções de resposta e também a organização geral do sistema. Também se apresentam com forma condensada, os fundamentos matemáticos do algoritmo de otimização. A resolução de diversos exemplos estruturais, permite observar que o sistema atua de forma eficiente e competitiva. / A computer system for the automatic sizing of large-scale structures is developed, making use of an "optimali ty cri terion" algori thm, where inequali ty constraints are treated with the aid of slack-variables. Attention is focused on fixed geometry structures which can be idealized using finite elements. Multiple loading conditions are also considered. Element stresses, nodal displacements, and buckling of axialy compressed elements are considered as constraints. Methods of structural analysis, calculation of gradients of response functions and the general organization of the system are ihoroughly described. The mathematical foundations of the optimization algorithm,are also showed in condensed form. The automatic design of a variety of structural systems, allows to conclude that the system performance is efficient and competitive. / Se desarrolla un sistema computacional, que dimensiona enforma automática, estructuras óptimas de gran porte. El mismo utiliza un algoritmo de optimización de tipo "Criterio de Optimalidad", en el que se tratan las restricciones de desigualdad, mediante la definición de variables de desvío. El sistema considera estructuras discretizables me diante la utilización de elementos finitos, sometidas a varias estados de carga y de geometría prefijada por el proyectista. Las restricciones incluídas son aquellas que limitan desplazamientos nodales y tensiones en los elementos, adicionando la consideración de pandeo, en los elementos axiales sometidos a compresión. Se describen los métodos de análisis estructural utilizados y el cálculo de los gradientes de las funciones de respuesta, al igual que la organización general del sistema. También se presentan, enforma condensada, los fundamentos matemáticos del algoritmo de optimización. La resolución de diversos ejemplos estructurales, permite observar que el sistema actúa enforma eficiente y competitiva.

Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-05T20:28:23Z No. of bitstreams: 1 122797.pdf: 3238492 bytes, checksum: 3bca663e6c808e3599e132112d3a01ff (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-05T20:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 122797.pdf: 3238492 bytes, checksum: 3bca663e6c808e3599e132112d3a01ff (MD5) Previous issue date: 1970-04-22 / O princípio do mínimo de Pontryagin fornece condições necessárias para que seja minimizada uma funcional condicionada a um problema de controle. Como resultado, obtém-se, em geral, sistemas de equações diferenciais que as variáveis de controle e parâmetros do problema devem satisfazer. Neste trabalho mostramos que cestos tipos de problemas de controle podem ser aproximados, dentro de certo critério, por problemas de programação matemática, cujas soluções devem satisfazer certas condições. Estas aproximações não são do tipo "discretização no tempo", mas são aproximações nas funções de controle usadas. Estudamos, neste trabalho, condições necessárias e suficientes para os problemas simplificados, assim como alguns métodos numéricos para sua solução.

Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-20T18:27:04Z No. of bitstreams: 1 129795.pdf: 4359286 bytes, checksum: 44fd9ca02fdbe523a1ac344491febbf1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-20T18:27:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 129795.pdf: 4359286 bytes, checksum: 44fd9ca02fdbe523a1ac344491febbf1 (MD5) Previous issue date: 1972-08 / Este trabalho trata da otimização de sistemas decomponíveis. Um problema decomponível de programação matemática é proposto e sua solução obtida por coordenação dual. Dois conceitos básicos que aparecem em programação matemática de sistemas de grande porte são usados: linearização externa e relaxação. Um algoritmo tipo plano cortante que permite o abandono de vínculos plenamente satisfeitos é obtido com base em resultados de teoria de dualidade. Sua aplicação ao problema linearizado externamente resulta em um método convergente para solução do problema original. Um programa de computador foi desenvolvido com este propósito. / This work deals with the optimization of decomposable systems. A decomposable mathematical programming problem is proposed ans its solution is achieved by means of dual coordination. Two basic concepts arising in large scale mathematical programming are used: outer linearization and relaxation. A cutting plane algorithm without nested constraint sets is sinthetized based on results from duality theory. Its appication to the outer linearized problem results in a convergent method for the solution of the original problem. A computer program has been developed.

Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-21T14:06:41Z No. of bitstreams: 1 129793.pdf: 2805092 bytes, checksum: fa776da45782fe8cecd2684ed964c324 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T14:06:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 129793.pdf: 2805092 bytes, checksum: fa776da45782fe8cecd2684ed964c324 (MD5) Previous issue date: 1972-08 / CNPq / COPPETEC / Verifica-se neste trabalho a aplicabilidade de técnicas de controle ótimo a modelos dinâmicos de sistemas de produção. Faz-se uso do princípio do máximo de Pontryagin. São apresentadas algumas interpretações do princípio do máximo e são feitas aplicações a modelos de dinâmica industrial. Verifica-se a complexidade das computações necessárias para encontrar o controle ótimo de sistemas de produção. Para os casos lineares é apresentado um método que transforma o problema de controle num problema de programação matemática. O método é baseado na Programação Linear Generalizada. Consegue-se então um algoritmo hierarquizado de dois níveis que torna mais fácil a solução de problemas de controle ótimo de sistemas lineares. / Verify the applicability of optimal control techniques to dynamic models of production systems. Pontryagin's maximum principle is used. Some interpretatios are given and some applications of the maximum principle to Industrial Dynamics models are made. It is verified the great amount of difficulties one has in applying optimal control techniques to production systems. For linear models a method is presented that transforms a control problem into a mathematical programming problem. This method is based on Generalized Linear Programming. A two levels hierarchized algorithm is obtained that makes easier the application of optimal control to linear systems.

Submitted by Algacilda Conceição (algacilda@sibi.ufrj.br) on 2018-03-28T18:00:15Z No. of bitstreams: 1 134217.pdf: 2137320 bytes, checksum: 8b9543f70c912a6df3ab40fa119eb001 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-28T18:00:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 134217.pdf: 2137320 bytes, checksum: 8b9543f70c912a6df3ab40fa119eb001 (MD5) Previous issue date: 1973-10 / Fornece metodologias alternativas para enquadramento do problema da ocupação funcional de instalações numa empresa. Desenvolve modelos determinísticos na área de Programação Quadrática e Programação Linear Mista, bem como um algoritmo específico de resolução do problema, através dos métodos de Enumeração Implícita. Incorpora, ainda, programas computacionais de montagem desses modelos, em paralelo com o desenvolvimento de rotina de “Branch and Bound”, para resolução do PPLI a partir do Simplex Primal (duas fases). / Offer alternative methodologies for solving the problem of functional occupation of the physical facilities existing in a building. Deterministic models for “Quadratic Programming” and “Mixed Programming”, as well as especific algorithm for solving the problem through the “Implicit Enumeration” method were developed. Computer programs for the stablishment of these models, as well as routine of Branch and Bound for "MP" solving starting from Simplex Primal were also studied.

Orientador: João Paulo Papa / Banca: Antonio Carlos Sementille / Banca: Alexandre Luís Magalhães Levada / Resumo: O processo de restauração de imagens tem como objetivo melhorar as imagens corrompidas por ruídos e borramentos. Técnicas iterativas podem controlar melhor o algoritmo de restauração a fim de restaurar detalhes em regiões borradas sem aumentar o ruído. Técnicas baseadas em Projeção em Conjuntos Convexos (Projections onto Convex Sets - POCS) tem sido utilizadas no contexto de restauração de imagens, projetando a solução em um hiperespaço até que algum critério de convergência seja encontrado. O resultado esperado é uma imagem melhor ao final de um número desconhecido de projeções. O número de conjuntos convexos e suas combinações permitem construir vários algoritmos de restauração de imagens baseados em POCS. O presente trabalho utiliza dois conjuntos convexos: Row-Action Projections (RAP) e Limited Amplitude (LA). O algoritmo RAP possui um parâmetro de relaxação ���� que depende das características da imagem que será restaurada. Assim, valores errados de ���� podem conduzir a uma pobre restauração. Propomos achar o valor de ���� modelando o problema como de otimização e utilizando diferentes técnicas evolucionistas. Além disso, é possível utilizar os parâmetros de restauração aprendidas sobre uma imagem e empregá-los para uma outra imagem / Abstract: The process of image restoration aims to enhance images corrupted by noise and blurred. Iterative techniques can better control the restoration algorithm in order to restore blurred regions in details without increasing noise. Techniques based on Projection Sets in Convex (Projections onto Convex Sets - POCS) have been used in the context of image restoration by projecting the solution in a hyperspace until some convergence criterion is met. The expected result is a better picture at the end of an unknown number of projections. The number of convex sets and its combinations allow you to build several image restoration algorithms based on POCS. This study uses two convex sets: Row Action Projections (RAP) and Limited Amplitude (LA). The RAP algorithm has a relaxation parameter ���� depends on the characteristics of the image that will be restored. Thus, erroneous values of ���� can lead to a poor restoration. We propose to find the value of ���� as the problem of modeling and optimization using different evolutionary techniques. Furthermore, is possible to use the parameters learned in restoring an image, and use them to another image / Mestre