Esta tese de doutorado aborda os projetos robustos de controle e estimativa de estados para Sistemas Lineares sujeitos a Saltos Markovianos (SLSM) de tempo discreto sob a influência de incertezas paramétricas. Esses projetos são desenvolvidos por meio de extensões dos critérios quadráticos clássicos para SLSM nominais. Os critérios de custo quadrático para os SLSM incertos são formulados na forma de problemas de otimização min-max que permitem encontrar a melhor solução para o pior caso de incerteza (máxima influência de incerteza). Os projetos robustos correspondem às soluções ótimas obtidas por meio da combinação dos métodos de funções penalidade e mínimos quadrados regularizados robustos. Duas situações são investigadas: regular e estimar os estados quando os modos de operações são observados; e estimar os estados sob a hipótese de desconhecimento da cadeia de Markov. Estruturalmente, o regulador e as estimativas de estados assemelham-se às respectivas versões nominais. A recursividade é estabelecida em termos de equações de Riccati sem a necessidade de ajuste de parâmetros auxiliares e dependente apenas das matrizes de parâmetros e ponderações conhecidas. / This thesis deals with recursive robust designs of control and state estimates for discretetime Markovian Jump Linear Systems (MJLS) subject to parametric uncertainties. The designs are developed considering extensions of the standard quadratic cost criteria for MJLS without uncertainties. The quadratic cost criteria for uncertain MJLS are formulated in the form of min-max optimization problems to get the best solution for the worst uncertainty case. The optimal robust schemes correspond to the optimal solution obtained by the combination of penalty function and robust regularized least-squares methods. Two cases are investigated: to control and estimate the states when the operation modes are observed; and, to estimate the states when the Markov chain is unobserved. The optimal robust LQR and Kalman-type state estimates resemble the respective nominal versions. The recursiveness is established by Riccati equations in terms of parameter and weighting matrices previously known and without extra offline computations.

Esta dissertação de mestrado aborda o problema de regulação robusta recursiva para sistemas lineares discretos sujeitos a incertezas paramétricas. Um novo funcional quadrático, baseado na combinação de função penalidade e função custo do tipo jogos, é projetado para lidar com este problema. Uma característica interessante desta abordagem é que a recursividade pode ser realizada sem a necessidade do ajuste de parâmetros auxiliares. Bastante útil para aplicações online. A solução proposta é baseada numa equação recursiva de Riccati. Também, a convergência e a estabilidade do regulador para o sistema linear incerto invariante no tempo são garantidas. / This dissertation deals with robust recursive regulators for discrete-time systems subject to parametric uncertainties. A new quadratic functional based on the combination of penalty functions and game theory is proposed to solve this class of problems. An important issue of this approach is that the recursiveness can be performed without the need of adjusting auxiliary parameters. It is useful for online applications. The solution proposed is based on Riccati equation which guarantees the convergence and stability of the time-invariant system.

Esta dissertação de mestrado aborda o problema de regulação robusta recursiva para sistemas lineares discretos sujeitos a incertezas paramétricas. Um novo funcional quadrático, baseado na combinação de função penalidade e função custo do tipo jogos, é projetado para lidar com este problema. Uma característica interessante desta abordagem é que a recursividade pode ser realizada sem a necessidade do ajuste de parâmetros auxiliares. Bastante útil para aplicações online. A solução proposta é baseada numa equação recursiva de Riccati. Também, a convergência e a estabilidade do regulador para o sistema linear incerto invariante no tempo são garantidas. / This dissertation deals with robust recursive regulators for discrete-time systems subject to parametric uncertainties. A new quadratic functional based on the combination of penalty functions and game theory is proposed to solve this class of problems. An important issue of this approach is that the recursiveness can be performed without the need of adjusting auxiliary parameters. It is useful for online applications. The solution proposed is based on Riccati equation which guarantees the convergence and stability of the time-invariant system.

Submitted by DAISY PAES SILVA null (daisypaess@gmail.com) on 2016-05-18T15:43:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 3068870 bytes, checksum: d65c9a34405a8cb377b1440005b0fb11 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-05-20T17:31:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_dp_me_bauru.pdf: 3068870 bytes, checksum: d65c9a34405a8cb377b1440005b0fb11 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T17:31:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_dp_me_bauru.pdf: 3068870 bytes, checksum: d65c9a34405a8cb377b1440005b0fb11 (MD5) Previous issue date: 2016-03-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) é considerado um importante problema da Engenharia Elétrica desde a década de 1960. A partir de então, muitos trabalhos foram publicados com diferentes formulações e abordagens para a resolução deste problema. Muitas destas abordagens desconsiderava a natureza discreta das variáveis de controle e consideram todas as variáveis do problema como contínuas. Estas formulações são aproximações do problema de FPO, pois, algumas variáveis podem somente ser ajustadas por passos discretos, conforme a realidade do sistema. No problema de Fluxo de Potência Ótimo Reativo (FPOR), caso particular do problema de FPO, as variáveis relacionadas à potência ativa são fixadas e a otimização somente considera as variáveis relacionadas à potência reativa. O problema de FPOR pode ser modelado matematicamente como um problema de programação não-linear com variáveis discretas e contínuas. Neste trabalho, propõem-se das abordagens para resolução do problema FPOR que consideram a natureza discreta das variáveis do problema. Nas abordagens propostas são utilizadas funções penalidade associadas a um método de pontos interiores, combinando as vantagens de ambos para a resolução do problema de FPOR. Desenvolvem-se funções penalidade polinomiais para tratar as variáveis de controle discretas do problema, taps dos transformadores e bancos de capacitores e de reatores shunt, obtendo-se uma sequência de problemas contínuos, diferenciáveis e penalizados, que são resolvidos pelo método de pontos interiores implementado no solver gratuito IPOPT. As soluções de tais problemas convergem para a solução do problema original. Os testes numéricos foram realizados com os sistemas elétricos IEEE 14, 30, 118 e 300 barras para verificar a eficiência das abordagens propostas. / The Optimal Power Flow Problem (OPF) is considered an important problem of the electrical engineering since the 1960s. From that moment, many papers were published with different formulations and approaches for solving this problem. Many of these approaches disregard the discrete nature of the control variables and consider all the variables of the problem as continuous. These formulations are approximations of the OPF problem, because some variables can be adjusted only by discrete steps, according to the system reality. In the Reactive Optimal Power Flow problem (ROPF), particular case of the OPF problem, the variables related to the active power are fixed and the optimization only considers the variables related to the reactive power. The ROPF problem can be mathematically modeled as a nonlinear programming problem with discrete and continuous variables. In this work, two approaches are presented for solving the ROPF problem considering the discrete nature of its variables. In the presented approaches, penalty functions are used associated with an interior-point method, combining the advantages of both for solving the ROPF problem. Polynomial penalty functions are used to treat the discrete control variables of the problem, transformers taps and shunt susceptances, obtaining a sequence of continuous, differentiable and penalized problems, which are solved by the interior-point method implemented in the IPOPT free solver. The solution of such problems converge to the solution of the original problem. The numerical tests were performed in the electrical systems IEEE 14, IEEE 30 and IEEE 118 buses to show the efficiency of the proposed methods. / CNPq: 130486/2014-0

Submitted by Eduardo Perez Salusse (salusse@smabr.com) on 2015-06-24T14:43:42Z No. of bitstreams: 1 Moderação Sancionatória no PAT - Texto e Anexos 01 e 02--.pdf: 6021817 bytes, checksum: c7a0fca179a1e34e30080567460c9445 (MD5) / Approved for entry into archive by Joana Martorini (joana.martorini@fgv.br) on 2015-06-24T14:46:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Moderação Sancionatória no PAT - Texto e Anexos 01 e 02--.pdf: 6021817 bytes, checksum: c7a0fca179a1e34e30080567460c9445 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-24T15:34:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moderação Sancionatória no PAT - Texto e Anexos 01 e 02--.pdf: 6021817 bytes, checksum: c7a0fca179a1e34e30080567460c9445 (MD5) Previous issue date: 2015-05-21 / As normas que conferem ao órgão de julgamento administrativo a competência para reduzir ou relevar penalidades tributárias, denominada de atividade de moderação sancionatória, representam o desejo de aplicação das sanções com observância dos postulados da igualdade, da razoabilidade e da proporcionalidade. A jurisprudência do órgão de julgamento administrativo paulista aponta o exercício da atividade de moderação sancionatória em diferentes quantidades, intensidades e qualidades, o que sedimenta injustiças impassíveis de revisão em sede de uniformização de jurisprudência, sobretudo por óbice imposto por súmula vinculante impeditiva. As injustiças foram empiricamente demonstradas, assim como a imprópria interpretação da súmula vinculante impeditiva. A situação atual prestigia antinomia sistêmica, na medida em que consagra uma inadmissível figura de juiz superpoderoso e da destinação do processo relegada significativamente à sorte da distribuição do recurso. Há decisões que apresentam fundamentos vagos e impróprios para definir a intensidade da moderação sancionatória, sobretudo quando apoiadas em conceitos vagos e inadequados de porte econômico, reincidência e antecedentes fiscais. Há parte substancial das decisões que sequer apresentam justificativas para definir a intensidade da moderação sancionatória, maculando-as com vício de nulidade. A justificativa da decisão é o instrumento que viabiliza o controle da legalidade dos atos administrativos, sobretudo quanto à efetividade das finalidades da própria sanção, com especial atenção aos bens jurídicos tutelados. A discricionariedade do julgador não diz respeito à dispensa de justificar, mas ao dever de justificar sem recorrer a padrões previamente definidos, senão de forma lógica, razoável e juridicamente aceita. / The rules granting the administrative ruling organ competence to decrease or increase tax penalties, denominated moderate sanctionary activity, represent the will to impose penalties in compliance with the equality, reasonability and proportionality postulates. The São Paulo ruling organ precedents point out to the exercise of moderate sanctionary activity in different amounts, intensity and qualities, consolidating injustices not liable to review at the jurisprudence standardizing process, above all due to obstacles imposed by a blocking binding abridgment of law. The injustices were empirically demonstrated as well as the inadequate interpretation of the blocking binding abridgment of law. The current situation privileges a systemic antinomy as it consecrates the figure of an unacceptable all-powerful judge, with the proceedings destination significantly relegated to the whims of the appeal distribution. There are decisions presenting vague and inappropriate bases to define the intensity of the moderate sanctioning, mainly when supported by vague and inadequate concepts of an economic nature, relapse and tax background. A substantial part of the decisions does not even present justifications to define the intensity of the moderate sanctioning, tarnishing them with the nullity flaw. The decision justification is the tool making feasible the administrative acts legality, moreover as to the effectiveness of the purposes of the sanction in itself with special attention to the protected legal assets. The judge’s discretion is not related to justification exemption but to the duty of justifying without resorting the previously defined standards, unless in a logic, reasonable and legally accepted form.

[pt] Os efeitos que causam limitações nas comunicações ópticas referentes a polarização se resumem essencialmente na Dispersão dos Modos de Polarização (PMD), nas Perdas Dependentes da Polarização (PDL), e no Ganho Dependente da Polarização (PDG). Estes efeitos podem aparecer na transmissão de forma isolada ou combinada, gerando distorções no sinal. Primeiramente estes efeitos foram estudados individualmente, cada efeito sendo analisado e quantificado sob diversos aspectos. Através de uma analise teórica e experimental foi proposto uma nova técnica de medida de penalidade de potência envolvendo os efeitos estudados. Depois de um estudo detalhado sobre os efeitos isolados, analisou-se os efeitos combinados de PMD e PDL. Diversos emuladores de PMD, elementos com PDL variável e emuladores de PMD e PDL fizeram parte de um longo estudo sobre estes efeitos combinados. Procurou-se ressaltar a importância e os cuidados necessários que se deve tomar para a construção de um emulador de PMD. Na última etapa, foram estudados os efeitos de PMD e PDG oriundos de um sistema utilizando amplificação Raman. Desta forma foi possível evidenciar, caracterizar e relacionar os efeitos da polarização nas fibras ópticas. / [en] The polarization effects that cause limitations in optical communications are essentially the Polarization Mode Dispersion (PMD), the Polarization Dependent Loss (PDL), and the Polarization Dependent Gain (PDG). These effects can appear either isolated or in combinations, generating signal distortion. These effects were first investigated individually under different experimental situations and then combined effects were studied. A new technique for measuring the power penalties corresponding to these effects was proposed. The combined effects of PMD and PDL in PMD emulators were evaluated and quantified. Thumb rules for the manufacture of PDL-free emulators were proposed. The effects of PMD and PDG originated from Raman amplification were also studied and compared with theoretical predictions.

Neste trabalho são estudadas três metodologias de otimização não-linear: o Método da Função Lagrangeana, o Método da Função Penalidade e o Método da Função Lagrangeana Aumentada. Com o estudo da Função Lagrangeana e do Método da Função Penalidade, foi possível alcançar a formulação da Função Lagrangeana Aumentada com o objetivo de resolver problemas de programação não-linear não-convexos. Testes numéricos são apresentados para o problema não-convexo de programação não-linear conhecido como Fluxo de Potência Ótimo. / In this dissertation, three nonlinear optimization methodologies are studied: the Lagrangian Function Method, the Penalty Function Method and Augmented Lagrangian Function Method. Through the studies ofthe Lagrangian Function and the Penalty function Method, it was possible to reach the formulation of the Augmented Lagrangian Function aiming to solve nonlinear nonconvex programming problems. Numerical tests are presented for the nonconvex nonlinear programming problem known as optimal power flow.

No contexto do mundo contemporâneo, os veículos automotores estão cada vez mais integrados ao cotidiano das pessoas, sendo mais de 1 bilhão deles circulando pelo mundo. Por serem controlados por motoristas, estão sujeitos a falhas decorrentes da inerente condição humana, ocasionando acidentes, mortes e outros prejuízos. O controle autônomo de veículos tem se apresentado como alternativa na busca de redução desses prejuízos, sendo utilizado nas mais diferentes abordagens, por distintas instituições ao redor do planeta. Deste modo, torna-se uma pauta fundamental para o estudo de sistemas de controle. Este trabalho, valendo-se da descrição matemática do comportamento veicular, busca o desenvolvimento e a implementação de um método eficiente de controle autônomo de veículos voltado, principalmente, para a modelagem em espaço de estados. Considerando que mudanças de marchas, principalmente em um cenário de dirigibilidade autônoma, são ações aleatórias, o objetivo desta dissertação é utilizar estratégias de controle baseadas em sistemas lineares sujeitos a saltos Markovianos. / In nowadays society, automobile vehicles are getting more and more integrated to people\'s daily activities, as there are more than 1 billion of them on the streets around the world. As they are controlled by drivers, vehicles are subjected to failures caused by human mistakes that lead to accidents, injuries and others. Autonomous vehicle control has shown itself to be an alternative in the pursuit of damage reduction, and it is applied by different institutions in many countries. Therefore, it is a main subject in the area of control systems. This paper, relying on mathematical descriptions of vehicle behavior, aims to develop and apply an efficient autonomous control method that takes into account state-space formulation. This goal will be achieved by the use of control strategies based on Markovian Jump Linear Systems that will describe the highly non-linear dynamics of the vehicle in different operation points.

Este trabalho insere-se no contexto de métodos de multiplicadores para a resolução de problemas de programação convexa semidefinida e a análise de suas propriedades através do método proximal aplicado sobre o problema dual. Nosso foco será uma subclasse de problemas de programação convexa semidefinida com restrições afins, para a qual estudaremos relações de dualidade e condições para a existência de soluções dos problemas primal e dual. Em seguida, analisaremos dois métodos de multiplicadores para resolver essa classe de problemas e que são extensões de métodos conhecidos para programação não-linear. O primeiro, proposto por Doljansky e Teboulle, aborda um método de ponto proximal interior entrópico e sua conexão com um método de multiplicadores exponenciais. O segundo, apresentado por Mosheyev e Zibulevsky, estende para a classe de problemas de nosso interesse um método de lagrangianos aumentados suaves proposto por Ben-Tal e Zibulevsky. Por fim, apresentamos os resultados de testes numéricos feitos com o algoritmo proposto por Mosheyev e Zibulevsky, analisando diferentes escolhas de parâmetros, o aproveitamento do padrão de esparsidade das matrizes do problema e critérios para a resolução aproximada dos subproblemas irrestritos que devem ser resolvidos a cada iteração desse algoritmo de lagrangianos aumentados. / This work deals with multiplier methods to solve semidefinite convex programming problems and the analysis of their proprieties based on the proximal point method applied on the dual problem. We focus on a subclass of semidefinite programming problems with affine constraints, for which we study duality relations an conditions for the existence of solutions of the primal and dual problems. Afterwards, we analyze two multiplier methods to solve this class of problems which are extensions of known methods in nonlinear programming. The first one, introduced by Doljansky e Teboulle, approaches an entropic interior proximal algorithm and their relationship with an exponential multiplier method. The second one, presented by Mosheyev e Zibulevsky, extends a smooth augmented Lagrangian method proposed by Ben-Tal and Zibulevsky for the problems of our interest. Finally, we present the results of numerical experiments for the algorithm proposed by Mosheyev e Zibulevsky, analyzing some choices of parameters, the sparsity patterns of matrices of the problem and criteria to accept approximate solutions of the unconstrained subproblems that must be solved at each iteration of the augmented Lagrangian method.

Orientador: Edméa Cássia Baptista / Resumo: O problema de fluxo de potência ótimo reativo é representado matematicamente por um problema de otimização não linear, restrito, não convexo, de grande porte e com variáveis de controle contínuas e discretas. A representação dos taps dos transformadores em fase e das susceptâncias shunt dos bancos de capacitores/reatores do sistema como variáveis discretas, torna o problema mais próximo da realidade. Entretanto, problemas de otimização não linear com variáveis discretas apresentam dificuldades em sua resolução, as quais são impostas pelas variáveis discretas. Uma das técnicas para sua resolução consiste em utilizar funções penalidades para tratar as variáveis discretas. Desta forma, transforma-se o problema discreto em uma sequência de problemas contínuos, e o método primal-dual barreira logarítmica pode ser utilizado para resolver esses problemas. Neste trabalho o objetivo é analisar a convergência do método de penalidade para variáveis discretas aplicado ao problema de fluxo de potência ótimo reativo, ao se utilizar diferentes funções penalidade e a combinação delas. Testes computacionais foram realizados com um exemplo númérico e com os sistemas elétricos IEEE 14, 30 e 118 barras, utilizando o pacote de otimização KNITRO em interface com o software GAMS. Os resultados demonstram que a combinação de diferentes funções penalidade para o tratamento das variáveis discretas é promissora. / Abstract: The reactive optimal power flow problem is mathematically represented by a nonlinear, constrained, nonconvex, large scale optimization problem with continuous and discrete control variables. The representation of the in-phase transformers taps and/or the shunt susceptances of capacitor/reactor Banks of the system, as discrete variables, make the problem closer to reality. Nonlinear optimization problems with discrete variables are difficulty to solve, due to the discrete variables. One of the soluction techniques consist in using penalty functions to treat the discrete variables. Thus, the discrete problem is transformed in a sequence of continuous problems, and the primal dual logarithmic barrier method can be used to solve these problems. In this work the objective is to analyze the convergence of the penalty method for discrete variables applied to the reactive optimal power flow problem, by using different penalty functions and the mixture of them. Computational tests have been carried out with a numerical example and with the IEEE 14, 30 and 118 buses electrical systems, using the KNITRO optimization package in interface with the GAMS software. The results show that a mixture of different penalty functions for treatment of discrete variable is advantageous. / Mestre