Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Resumo: O trabalho do profissional que atua nas diferentes áreas da engenharia resume-se na incessante busca pelo aumento da produtividade e rendimento, e pela redução do impacto das restrições como, consumo, custo, peso sobre os sistemas. Contudo, a solução de problemas de engenharia na sua forma analítica e exata só é possível para sistemas muito simples, desta forma, sistemas mais complexos, que geralmente possuem várias soluções, faz-se necessário optar por procedimentos de aproximação numérica com precisão aceitável e métodos de otimização para determinar a melhor solução dentre as existentes. Nos últimos anos, as técnicas de otimização têm estudado os comportamentos de fenômenos da natureza, visando a concepção de heurísticas de otimização, no qual, são utilizados para a solução de problemas de engenharia com restrições. Neste estudo é realizada a aplicação de diferentes técnicas de penalização, para tratamento de restrições, acoplados a um Algoritmo de Competição Imperialista (ICA), uma meta-heurístico que se baseia no imperialismo colonial adotado pelos países no século XVI com o objetivo de estender seus limites territoriais através da conquista de outros territórios denominados colônias. Diversos experimentos computacionais são realizados visando avaliar o desempenho do algoritmo considerando vários problemas testes encontrados na literatura. / Abstract: The work of the professional who works in the different areas of engineering boils down to the incessant search for increased productivity and efficiency, and for reducing the impact of constraints such as consumption, cost, and weight on systems. However, the solution of engineering problems in its analytical and exact form is only possible for very simple systems, in this way, more complex systems, which usually have several solutions, it becomes necessary to opt for numerical approximation procedures with acceptable precision and methods to determine the best solution among the existing ones. In recent years, optimization techniques have studied the behavior of natural phenomena, aiming at the design of optimization heuristics, in which they are used to solve constrained engineering problems. In this study the application of different penalization techniques for the treatment of constraints is coupled with an Imperialist Competitive Algorithm (ICA), a metaheuristic that is based on colonial imperialism adopted by the countries in the 16th century with the objective of extending its limits through the conquest of other territories called colonies. Several computational experiments are performed aiming to evaluate the performance of the algorithm considering several test problems found in the literature. / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Estatística, Programa de Pós-Graduação em Estatística, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-03-24T13:44:21Z No. of bitstreams: 1 2015_RaquelAraújodeAlmeida.pdf: 4445488 bytes, checksum: 710ab230eeeec1cf3e7badbab7edc655 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-05-26T16:28:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RaquelAraújodeAlmeida.pdf: 4445488 bytes, checksum: 710ab230eeeec1cf3e7badbab7edc655 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-26T16:28:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RaquelAraújodeAlmeida.pdf: 4445488 bytes, checksum: 710ab230eeeec1cf3e7badbab7edc655 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo propor um método alternativo de pontuação para as questões do tipo A das provas do vestibular da UnB elaboradas pelo CEBRASPE. Esse novo método de pontuação consiste em aplicar o Modelo de Resposta Gradual (MRG), da Teoria da Resposta ao Item, ao considerar como uma alternativa de resposta a “não resposta” do aluno às questões do tipo A das provas do vestibular da UnB, nas quais os indivíduos ganham um ponto ao acertarem a questão, perdem um ponto ao errarem a questão e ganham zero pontos por não responderem a questão. Este método de pontuação foi proposto com o intuito de melhorar a avaliação dos indivíduos, visto que a teoria da resposta ao item apresenta inúmeras vantagens em relação ao método convencionalmente utilizado pelo CEBRASPE. Os resultados mostraram uma alta proximidade das notas estimadas pelo modelo de resposta gradual e das notas obtidas pelo método convencional. Dessa forma, pôde-se concluir que o método proposto é eficiente em avaliar os indivíduos com o aditivo das vantagens que a Teoria da Resposta ao Item oferece. Porém, tanto os resultados como algumas limitações evidenciaram oportunidades futuras de pesquisas sob a proposta apresentada, ainda não exaustivamente exploradas. / This paper aims to propose an alternative scoring method for questions of type A of the UnB vestibular entrance exam prepared by CEBRASPE. This new correction method applies the Graded Response Model (GRM) from Item Response Theory. We consider “no answer” as an additional response class to the regular possibilities “right” or “wrong”. in the UnB vestibular entrance exam, individuals score 1 for each question with right answer, -1 for each question with wrong answer, and 0 for no answer. This scoring method has been proposed in order to improve the evaluation of individuals' proficiencies, as the item response theory has many advantages compared to the conventional method used by CEBRASPE. The results showed a high correlation between the scores obtained with the use of the graded response model and the scores given by the conventional method. We concluded that the proposed method is effective in evaluating individuals' proficiencies with the advantages of the Item Response Theory. However, the results show opportunities for future research in the studied problem.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-02-24T14:20:45Z No. of bitstreams: 1 rafaeldepaulagarcia.pdf: 1337243 bytes, checksum: b838edc08b3d115cfea5624cd3881538 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-24T15:39:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rafaeldepaulagarcia.pdf: 1337243 bytes, checksum: b838edc08b3d115cfea5624cd3881538 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T15:39:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rafaeldepaulagarcia.pdf: 1337243 bytes, checksum: b838edc08b3d115cfea5624cd3881538 (MD5) Previous issue date: 2014-02-14 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A aplicação de metaheurísticas em problemas reais com restrições não é possível sem ajustes. Esta impossibilidade é devida ao fato delas serem desenvolvidas, em sua essência, para resolver problemas de otimização irrestritos. Esses ajustes são feitos por meio de técnicas que abordam as restrições apresentadas no problema. Técnicas de Penalização são comuns, transformando um problema de otimização restrito em um problema de otimização irrestrito, adicionando uma penalidade para a função aptidão das soluções infactíveis. Esta dissertação considera uma técnica que adapta o valor do coeficiente de penalização de cada restrição usando informações da população, tais como a média da função de objetivo e o nível de violação em cada restrição. Esta técnica é conhecida como Método de Penalizaçao Adaptativa (ou simplesmente APM). Existem na literatura várias variantes para o APM que podem ser sintetizadas como: APM Esporádico que mantém os coeficientes de penalização fixados em um número fixo de gerações, uma segunda abordagem semelhante à primeira, mas que acumula valores das violações; variante chamada APM Monotônico, que é semelhante ao APM original, mas que não permite que os coeficientes de penalização sejam reduzidos ao longo do processo evolutivo e variante APM Amortecida, que usa uma média ponderada dos valores atuais e anteriores dos coeficientes de penalização. Novas variantes para o APM são propostas nesta dissertação com a finalidade de buscar melhorias para o APM original. O desempenho destas novas variantes é examinado usando funções teste e problemas de engenharia mecânica e estrutural. Comparações são realizadas utilizando perfis de desempenho, que permitem identificar mais claramente a robustez dessas variantes apontando as melhores. / The application of metaheuristics on real problems with constraints is not possible without adjustments. This impossibility is due to the fact that they are developed, in their essence, to solve unconstrained optimization problems. These adjustments are made by techniques that address the constraints present in the problem. Penalty Techniques are common, transforming a constrained optimization problem into an unconstrained optimization problem, adding a penalty to the fitness function of infeasible solutions. This thesis considers a technique that adapts the value of the penalty coefficient of each constraint using the information of the population, such as the average of the objective function and the level of violation of each constraint. This technique is known as Adaptive Penalty Method (or simply APM). There are in the literature, several variants for the APM and they can be synthesized as: Sporadic APM which holds the fixed penalty coefficients for a fixed number of generations, a second approach similar to the first, but accumulating values of the violations; the variant entitled Monotonic APM, which is similar to the original APM but not allowing the penalty coefficients be reduced along the evolutionary process and the variant damped APM, which uses a weighted average of the current and previous values of the penalty coefficients. New variants for the APM are proposed in this thesis in order reach improvements in the original APM. The performance of these new variants is examined using test-functions and problems of mechanical and structural engineering. Comparisons are conducted using performance profiles, which allow to identify more clearly the robustness of these variants pointing out the best ones.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-04-12T14:12:03Z No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 3485882 bytes, checksum: 532f65ae550164b6f08df5c5c9581f30 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-12T14:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivo total.pdf: 3485882 bytes, checksum: 532f65ae550164b6f08df5c5c9581f30 (MD5) Previous issue date: 2014-11-27 / This thesis consists of three essays related to demand for unhealthy products and the role of behavioral risk factors to health on school outcomes and the labor market. The first essay analyzes the demand of Brazilian families for alcoholic beverages and cigarettes, with emphasis on price and expenditure elasticities and simulations of changes in the prices of these items on the welfare. We use the Quadratic Almost Ideal Demand System and data from the Household Budget Survey 2008-2009 and the Smoking Supplement of the National Research by Household Sample 2008. The main results show that cigarettes and alcohol have positive expenditure elasticity of demand and substitution relationship in terms of cross-price, regardless of per capita income level and region of residence. Positive price changes in these items have low adjustment of demand, as well as the rate of required income compensation due to changes in cigarette prices is higher for richer households and regions. In turn, the second essay evaluates the role of exposure of students to behavioral risk factors to health – smoking, alcohol and overweight – in educational attainment in Brazil. We use microdata from the National Survey of School Health 2012 provided by Brazilian Institute of Geography and Statistics and parametric and nonparametric techniques to estimate the effect of exposure to these factors in the indicator of delay in school progression of students in the 9th grade of elementary school. The main results confirm the hypothesis that exposure to risk factors has direct effect on delay in school progression. Furthermore, these effects are more intense for students with lower socioeconomic level. Then, the findings of this study ratify the importance of public policies that promote prevention of these risk factors among children, once the exposure to risk factors to health generates repercussions not only in health but also in the educational component of human capital. Finally, the core purpose of the last essay is to explore the heterogeneity of the repercussion of unhealthy personal behaviors, expressed by cigarette smoking, on labor productivity and wage-risk trade-off. Based on the Special Smoking Survey included in the National Survey by Household Sample 2008 and Yearbook Statistics of Job Injuries 2008, the empirical models are developed by instrumental quantile regression. The findings show that the smoking wage penalty with endogeneity control is statistically significant over the distribution of labor income, with wage losses ranging from 15.2% to 36.5%. Furthermore, smokers receive a lower risk premium than nonsmokers in economic activities with higher incidence of nonfatal occupational injuries. According to these estimates, the value of a statistical injury per year is, on median, for non-smokers approximately R$ 6,400 per injury and R$ 3,500 for smokers, with differences also in the other quantiles of the conditional wage distribution. / Esta tese é composta por três ensaios relacionados à demanda por produtos não saudáveis e ao papel de fatores comportamentais de risco à saúde nos resultados escolares e no mercado de trabalho. O primeiro ensaio analisa a demanda das famílias brasileiras por bebidas alcoólicas e cigarros, com ênfase nas elasticidades preço e dispêndio e nas simulações de mudanças nos preços destes itens sobre o bem-estar. A abordagem Quadratic Almost Ideal Demand System e os dados da Pesquisa de Orçamentos Familiares 2008-2009 e do Suplemento de Tabagismo da Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios 2008 são usados neste estudo. Pelos resultados auferidos, cigarro e bebidas alcoólicas possuem elasticidade-dispêndio positiva e relação de substitutibilidade independentemente do nível de renda domiciliar per capita e da macrorregião de residência. Choques positivos nos preços desses itens possuem um baixo ajustamento de demanda, assim como a taxa de compensação de renda requerida em função de mudanças nos preços do cigarro é maior para as famílias e regiões mais ricas. Por sua vez, o segundo ensaio objetiva avaliar o papel da exposição de alunos aos fatores de risco comportamentais à saúde – cigarro, bebida alcoólica e excesso de peso – no resultado educacional no Brasil. Para tanto, os microdados da Pesquisa Nacional de Saúde do Escolar 2012 e técnicas paramétricas e não-paramétricas são utilizados para a estimação do efeito da exposição a esses fatores sobre o indicador de atraso escolar de discentes no 9o ano do ensino fundamental. Os principais resultados da pesquisa confirmam a hipótese de que a exposição aos fatores de risco se relaciona de forma direta com o atraso escolar, sendo os efeitos mais intensos para os estudantes com pior nível socioeconômico. Esses achados ratificam a importância de políticas públicas que promovam a prevenção desses fatores de risco desde a infância, pois as consequências dessas exposições geram desdobramentos não apenas na saúde mas também no componente educacional do capital humano. Por fim, o propósito central do último ensaio é explorar a heterogeneidade da repercussão de hábitos pessoais não saudáveis, expressa pelo o uso do cigarro, sobre a produtividade do trabalho e no trade-off salário-risco. Com base na Pesquisa Especial de Tabagismo integrante da Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios 2008 e no Anuário Estatístico de Acidentes do Trabalho 2008, os modelos empíricos são desenvolvidos por meio de regressores quantílicos com variáveis instrumentais. Os resultados encontrados explicitam que a penalização salarial do cigarro com controle para endogeneidade é estatisticamente significativa ao longo da distribuição dos rendimentos individuais, com perdas salariais variando de 15,2% a 36,5%. Os fumantes também recebem um menor prêmio ao risco no comparativo ao recebido pelos não-usuários do cigarro nas atividades econômicas com maior incidência de acidentes do trabalho não-fatais. Conforme essas estimativas, o valor estatístico de um acidente do trabalho por ano é, na mediana, para os não-fumantes de aproximadamente R$ 6,4 mil por acidente e R$ 3,5 mil para os fumantes, com diferenças também nesses valores nos outros quantis da distribuição condicional do salário.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-02T11:42:31Z No. of bitstreams: 1 ericadacostareiscarvalho.pdf: 5557018 bytes, checksum: f6ffd53d6329e89b519786974a1b85e0 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T19:32:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ericadacostareiscarvalho.pdf: 5557018 bytes, checksum: f6ffd53d6329e89b519786974a1b85e0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T19:32:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ericadacostareiscarvalho.pdf: 5557018 bytes, checksum: f6ffd53d6329e89b519786974a1b85e0 (MD5) Previous issue date: 2014-02-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nos últimos anos, várias meta-heurísticas têm sido adotadas para a solução de problemas de otimização com restrições. Uma dessas meta-heurísticas que se torna cada vez mais popular é a Otimização por Enxame de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO). O PSO é baseado na metáfora de como algumas espécies compartilham informações e, em seguida, usam essas informações para mover-se até os locais onde os alimentos estão localizados. A população é formada por um conjunto de indivíduos denominado partículas que representa possíveis soluções dentro de um espaço de busca multidimensinal. Neste trabalho, são analisados problemas clássicos de otimização com restrições onde um algoritmo PSO os trata como sendo sem restrições através da introdução de um método de penalização adaptativa (Adaptive Penalty Method - APM). O APM adapta o valor dos coeficientes de penalização de cada restrição fazendo uso de informações coletadas da população, tais como a média da função objetivo e o nível de violação de cada restrição. Diversos experimentos computacionais são realizados visando avaliar o desempenho do algoritmo considerando vários problemas testes encontrados na literatura. / In recent years, several meta-heuristics have been adopted for the solution of constrained optimization problems. One of these meta-heuristic that is becoming increasingly popular is the Particle Swarm Optimization - PSO. PSO is based on the metaphor of how some species share information and then use this information to move to the places where food is located. The population is formed by a group of individuals called particles representing possible solutions within a space multidimensional search. In this thesis, classical problems of constrained optimization where a PSO algorithm treats them as being unconstrained by introducing a method of adaptive penalty (Adaptive Penalty Method - APM) are analyzed. The APM adjusts the value of the penalty coeffcients of each constraint using the information collected from the population, such as the average of the objective function as well as the level of violation of each constraint. Several computational experiments are conducted to assess the performance the algorithm tests considering various problems found in the literature.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-22T20:11:29Z No. of bitstreams: 1 francilenebarbosadossantossilva.pdf: 1221545 bytes, checksum: 856c7ab72d52744ef09d0bed1ecbd238 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T20:11:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 francilenebarbosadossantossilva.pdf: 1221545 bytes, checksum: 856c7ab72d52744ef09d0bed1ecbd238 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-07T20:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 francilenebarbosadossantossilva.pdf: 1221545 bytes, checksum: 856c7ab72d52744ef09d0bed1ecbd238 (MD5) Previous issue date: 2011-08-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Estratégias de penalização são muito utilizadas no trato de problemas com restrições. Problemas inerentes a escolha de valores adequados para os termos de penalização di-ficultam a obtenção de resultados confiáveis e robustos na sua aplicação em problemas da otimização estrutural. Técnicas baseadas em modelos de penalização adaptativa tem apresentado relativo sucesso quando aplicadas em conjunto com algoritmos evolucionis-tas. Apresenta-se aqui uma nova alternativa utilizando uma estratégia de lagrangeano aumentado para o trato das restrições do problema de otimização estrutural. Encontra-se na literatura modelos para penalização adaptativa bem como o uso do lagrangeano aumentado em conjunto com algoritmos genéticos geracionais. O objetivo desse trabalho é adaptar um modelo de penalização para um algoritmo genético não gera-cional, bem como criar um algoritmo baseado em lagrangeano aumentado também para o algoritmo não-geracional. Esses algoritmos foram aplicados em estruturas reticuladas, muito utilizadas na construção civil como coberturas de ginásios, hangares, galpões, etc. O desempenho desses tipos de estruturas e funções matemáticas foi analisado com as técnicas de tratamento de restrição apresentadas nesse trabalho. Isso foi feito durante a busca de soluções ótimas na tentativa de minimizar os custos e satisfazer as restrições adequadas para diversas estruturas e funções matemáticas. / Penalty strategies are widely used in dealing with problems with constraints. Problems inherent in the choice of appropriate values for the terms of penalties dificult to obtain reliable and strong results in its application in problems of structural optimization. Techniques based on models of adaptive penalty has shown some success when applied in conjunction with evolutionary algorithms. Here is presented a new alternative using augmented Lagrangian strategy for dealing with the problem of constrained structural optimizations. It is found in the literature models for adaptive penalties as well as the use of the augmented Lagrangian together with generational genetic algorithms. The aim of this work is to adapt a model of penalization for non-generational genetic algorithm, as well as create an algorithm based on augmented Lagrangian as also for a non-generational algorithm. These algorithms were applied to structures, widely used in construction as coverage of gymnasiums, hangars, etc.. The performance of these types of structures and functions was analyzed using mathematical techniques for handling constraints presented in this work. This was done during the search for optimal solutions in an attempt to minimize costs and satisfy the constraints appropriate for various structures and mathematical functions.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-06T11:57:32Z No. of bitstreams: 1 grasielereginaduarte.pdf: 2553018 bytes, checksum: e0b9afbcc0b18965321f8db8ea7d38b8 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:19:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 grasielereginaduarte.pdf: 2553018 bytes, checksum: e0b9afbcc0b18965321f8db8ea7d38b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 grasielereginaduarte.pdf: 2553018 bytes, checksum: e0b9afbcc0b18965321f8db8ea7d38b8 (MD5) Previous issue date: 2015-03-06 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os problemas de otimização estão presentes em diversas áreas de atuação da sociedade e o uso de algoritmos bio-inspirados para a resolução de problemas complexos deste tipo vem crescendo constantemente. O Algoritmo Colônia de Abelhas Artificiais (ABC – do inglês Artificial Bee Colony) é um algoritmo bio-inspirado proposto em 2005 para a resolução de problemas de otimização multimodais e multidimensionais. O fenômeno natural que inspirou o desenvolvimento do ABC foi o comportamento inteligente observado em colônias de abelhas, mais especificamente no forrageamento. O ABC foi proposto inicialmente para ser aplicado na resolução de problemas sem restrições. Este trabalho avalia o desempenho do ABC quando aplicado na resolução de problemas de otimização com restrições. Para o tratamento das restrições, métodos de penalização serão incorporados ao ABC. São analisados diversos métodos de penalização, de diferentes tipos, com o objetivo de identificar com qual deles o algoritmo apresenta melhor desempenho. Além disto, são avaliadas possíveis limitações e cuidados que devem ser tomados ao combinar métodos de penalização ao ABC. O algoritmo proposto é avaliado através da resolução de problemas de otimização encontrados na literatura. Vários experimentos computacionais são realizados e gráficos e tabelas são gerados para demonstração dos resultados obtidos que também são discutidos. / Optimization problems are present in several areas of society and the use of bio-inspired algorithms to solve complex problems of this type has been growing constantly. The Artificial Bee Colony Algorithm (ABC) is a bio-inspired algorithm proposed in 2005 for solving multimodal and multidimensional optimization problems. The natural phenomenon that inspired the development of the ABC was intelligent behavior observed in bee colonies, more specifically in foraging. The ABC was initially proposed to be applied to solve unconstrained problems. This study evaluates the performance of ABC when applied in solving constrained optimization problems. For the treatment of constraints, penalty methods will be incorporated into the ABC. Several penalty methods, of different types, are analyzed with the goal of identifying which of these penalty methods offers better performance. Furthermore, possible limitations and care that should be taken when combining penalty methods to ABC are evaluated. The proposed algorithm is evaluated by solving optimization problems found in the literature. Several computational experiments are performed and graphs and tables are generated for demonstration of the obtained results which are also discussed.

Este projeto de pesquisa propõe desenvolver um novo modelo e uma nova abordagem para a resolução do problema da otimização Volt/VAr em redes de distribuição de energia elétrica. A otimização Volt/VAr consiste em, basicamente, determinar os ajustes das variáveis de controle tais como bancos de capacitores chaveados, transformadores com comutação de tap sob carga e reguladores de tensão, de modo a satisfazer, simultaneamente, as restrições de carga e de operação para um dado objetivo operacional. Esse problema, matematicamente, foi formulado como um problema de programação não linear, multiperíodo, e com variáveis contínuas e discretas. Algoritmos de programação não linear foram utilizados com o intuito de aproveitar as vantagens das matrizes altamente esparsas montadas ao longo do método de solução. Para utilizar tais algoritmos, as variáveis discretas são tratadas como contínuas por meio da utilização de funções senoidais que penalizam a função objetivo do problema original enquanto estas não convergirem para algum dos pontos pré-definidos no seu domínio. O caráter multiperíodo do problema, contudo, refere-se à consideração de uma restrição que relaciona os ajustes das variáveis de controle para sucessivos intervalos de tempo na medida em que limita o número de operações de chaveamento desses dispositivos para um período de 24-horas. O estudo fundamenta-se, metodologicamente, em métodos do tipo Primal-Dual Barreira-Logarítmica. Para demonstrar a eficiência do modelo proposto e a robustez dessa abordagem, a partir de dados teóricos obtidos de levantamentos bibliográficos, testes foram realizados em sistemas-teste de 10, 69 e 135 barras, e em um sistema de 442 barras do noroeste do Reino Unido. As implementações computacionais foram feitas nos softwares MATLAB, AIMMS e GAMS, utilizando o solver IPOPT como método de solução. Os resultados mostram que a abordagem proposta para a resolução do problema de programação não linear é eficaz para tratar adequadamente todas as variáveis presentes em problemas de otimização Volt/VAr. / This work proposes a new model and a new approach for solving the Volt / VAr optimization problem in distribution systems. The Volt/VAr optimization consists, basically, to determine the settings of the control variables of switched capacitor banks, on-load tap changer transformers and voltage regulators, in order to satisfy both the load and operational constraints, to a given operational objective. The problem is formulated as a nonlinear programming problem, multiperiod, and with continuous and discrete variables. Nonlinear programming algorithms were used in order to take advantage of the highly sparse matrices built along the solution method. The discrete variables are treated as continuous along the solution method by means of the use of sinusoidal functions that penalize the original objective function while the control variables do not converge to any of the predefined discrete points in its domain. The multiperiod, or dynamic, characteristic of the problem, however, refers to the use of a constraint that relates the settings of the control variables for successive time intervals that limits the control devices switching operations number for a period of 24-hours. The study is based, methodologically, on Primal-Dual Logarithmic Barrier method. To demonstrate the effectiveness of the proposed model and the robustness of this approach, the data were obtained from theoretical literature surveys, and tests were performed on test-systems of 10, 69 and 135 buses, and in a 442 buses located in the Northwest of the United Kingdom. The computational implementation was accomplished in the softwares MATLAB, AIMMS and GAMS, using the IPOPT solver as solution method. The results have shown the approach for solving nonlinear programming problems is effective to appropriate cope with all the variables presented in Volt/VAr optimization problems.

Este projeto de pesquisa propõe desenvolver um novo modelo e uma nova abordagem para a resolução do problema da otimização Volt/VAr em redes de distribuição de energia elétrica. A otimização Volt/VAr consiste em, basicamente, determinar os ajustes das variáveis de controle tais como bancos de capacitores chaveados, transformadores com comutação de tap sob carga e reguladores de tensão, de modo a satisfazer, simultaneamente, as restrições de carga e de operação para um dado objetivo operacional. Esse problema, matematicamente, foi formulado como um problema de programação não linear, multiperíodo, e com variáveis contínuas e discretas. Algoritmos de programação não linear foram utilizados com o intuito de aproveitar as vantagens das matrizes altamente esparsas montadas ao longo do método de solução. Para utilizar tais algoritmos, as variáveis discretas são tratadas como contínuas por meio da utilização de funções senoidais que penalizam a função objetivo do problema original enquanto estas não convergirem para algum dos pontos pré-definidos no seu domínio. O caráter multiperíodo do problema, contudo, refere-se à consideração de uma restrição que relaciona os ajustes das variáveis de controle para sucessivos intervalos de tempo na medida em que limita o número de operações de chaveamento desses dispositivos para um período de 24-horas. O estudo fundamenta-se, metodologicamente, em métodos do tipo Primal-Dual Barreira-Logarítmica. Para demonstrar a eficiência do modelo proposto e a robustez dessa abordagem, a partir de dados teóricos obtidos de levantamentos bibliográficos, testes foram realizados em sistemas-teste de 10, 69 e 135 barras, e em um sistema de 442 barras do noroeste do Reino Unido. As implementações computacionais foram feitas nos softwares MATLAB, AIMMS e GAMS, utilizando o solver IPOPT como método de solução. Os resultados mostram que a abordagem proposta para a resolução do problema de programação não linear é eficaz para tratar adequadamente todas as variáveis presentes em problemas de otimização Volt/VAr. / This work proposes a new model and a new approach for solving the Volt / VAr optimization problem in distribution systems. The Volt/VAr optimization consists, basically, to determine the settings of the control variables of switched capacitor banks, on-load tap changer transformers and voltage regulators, in order to satisfy both the load and operational constraints, to a given operational objective. The problem is formulated as a nonlinear programming problem, multiperiod, and with continuous and discrete variables. Nonlinear programming algorithms were used in order to take advantage of the highly sparse matrices built along the solution method. The discrete variables are treated as continuous along the solution method by means of the use of sinusoidal functions that penalize the original objective function while the control variables do not converge to any of the predefined discrete points in its domain. The multiperiod, or dynamic, characteristic of the problem, however, refers to the use of a constraint that relates the settings of the control variables for successive time intervals that limits the control devices switching operations number for a period of 24-hours. The study is based, methodologically, on Primal-Dual Logarithmic Barrier method. To demonstrate the effectiveness of the proposed model and the robustness of this approach, the data were obtained from theoretical literature surveys, and tests were performed on test-systems of 10, 69 and 135 buses, and in a 442 buses located in the Northwest of the United Kingdom. The computational implementation was accomplished in the softwares MATLAB, AIMMS and GAMS, using the IPOPT solver as solution method. The results have shown the approach for solving nonlinear programming problems is effective to appropriate cope with all the variables presented in Volt/VAr optimization problems.