Orientador: Prof. Dr. Cláudio Nogueira de Meneses / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2018. / Diversos problemas da area de otimização combinatoria podem ser convertidos, em tempo polinomial, para o problema de Programação Quadratica Binaria Irrestrita (UBQP). Neste problema, desejamos encontrar um vetor solução binario x, de dimensão n, tal que a função objetivo f(x) = x|Qx tenha valor mínimo, onde Q é uma matriz com coeficientes racionais. Em termos de complexidade computacional, o problema UBQP pertence a classe NP-difícil. A importancia deste problema, tanto pratica quanto teorica, tem motivado muitos pesquisadores a dedicarem uma quantidade razoavel de tempo tentando projetar tecnicas de resolução exatas e heuristicas para este problema. Durante o processo de resolução do problema UBQP, estas tecnicas necessitam reavaliar muitas vezes o valor da função objetivo. Dependendo da maneira como esta reavaliação é realizada, pode ser preciso executar um numero relativamente grande de operações elementares (atribuições, adições, subtrações e comparações). Isto pode consumir muito tempo de processamento quando n é grande. Nesta pesquisa, propomos formulas que requerem poucas operações para efetuar a reavaliação. Na literatura do problema UBQP, formulas de reavaliação são aplicadas, normalmente, quando há ate duas alterações nos componentes do vetor solução. As formulas que deduzimos podem ser usadas para efetuar qualquer quantidade de alterações. Analisamos uma das nossas formulas de maneira teorica e deduzimos funções que podem ser adotadas para indicar o melhor momento para aplicar essa formula. Ademais, projetamos algoritmos com estas formulas de reavaliação e verificamos a praticidade destes algoritmos conduzindo experimentos computacionais usando implementações de heurísticas de busca local e Variable Neighborhood Search. Nesses experimentos comparamos o desempenho dessas implementações ao resolver instancias da literatura para o problema UBQP. Os resultados experimentais evidenciaram que as formulas de reavaliação, propostas, podem propiciar reduções relativamente grandes nos tempos de processamento, mesmo quando o numero de diferenças entre soluções é moderadamente grande. / Several combinatorial optimization problems can be reformulated, in polynomial time, to the Unconstrained Binary Quadratic Programming (UBQP) problem. In this problem, we are interested in finding an n-dimensional binary solution vector, x, that minimizes the objective function f(x) = x|Qx, where Q is a matrix with rational coecients. In terms of computational complexity, the UBQP problem belongs to the NP-hard class. The practical and theoretical importance of this problem has motivated many researchers to dedicate a reasonable amount of time developing exact and heuristic solution techniques to solve this problem. During the resolution process of the UBQP problem, these techniques need to evaluate many times the objective function value. Depending on how it is made, it may be necessary to execute a relatively large number of elementary operations, such as assignments, additions, subtractions and comparisons. For n large, this may be time consuming. In this research, we propose formulas to perform the reevaluation requiring lesser operations than the simple evaluation of the objective function. In the literature of the UBQP problem, it is common to use reevaluation formulas only when there are at most two- ip moves that simultaneously change the values of two components. The formulas we have deduced can be used to evaluate any number of ip moves. We analyzed one of our reevaluation formulas and deduced functions that can be used to suggest the best moment to apply this formula. In addition, we designed algorithms with these reevaluation formulas and verified the practicality of these algorithms by conducting computational experiments using implementations of local search and Variable Neighborhood Search heuristics. In these experiments, we compared the performance of these implementations by solving benchmark instances for the UBQP problem. The experimental results showed that the reevaluation formulas we created can provide relatively large reductions in processing times, even when the number of ip moves is moderately large.

The object of mathematical study titled function is present in several everyday situations, being used by several areas of knowledge. In this way, the acquisition of its concept becomes fundamental for the development of the individual’s cognitive that is in contact with the mathematics in and out of school. Thus, with the work presented here, it was aimed to analyze the mathematical representations mobilized by the students of the 1st year of high school from Colégio de Aplicação of the Universidade Federal de Sergipe (CODAP/UFS) during the teaching of affine and quadratic function. For this purpose, this study was based on Duval's theory of the registers of semiotic representation (2003, 2009, 2011) as well as the guidelines of the Parâmetros Curriculares Nacionais (BRASIL, 1999, 2002, 2006). In addition to that, it was taken as source the textbook Matemática: Contexto & Aplicações (DANTE, 2010), adopted by the participant groups of the research, as well as photocopies of the four (4) participating students' notebooks and 51 (fifty-one) protocols from a sequence of activities composed of 04 (four) problems that were developed with the students themselves. Among the obtained results, it was pointed out that, as in the 499 (four hundred and ninety-nine) activities categorized in the textbook as in the 108 (one hundred and eight) categorized in the students' notebooks, it was required the semiotic transformation of conversion in the majority of them, this is: 446 (four hundred and forty-six) activities, 89.38%, and 83 (eighty-three), 76.85%, respectively. In addition, the activities proposed by the textbook and those contained in the students' notebooks did not prioritize the back and forth feature of the registers among the conversions, disrupting, according to DUVAL (2003, 2009, 2011), the process of acquiring the concept of function. Moreover, in both research instruments it was noticed that, in conversions in which the graphic records were necessary, they were practically not presented, causing important losses in the process of acquisition of the concept of function. Therefore, among the main results obtained with this sequence of activities, it was highlighted that the vast majority of the individuals used in the research used algorithmization processes to perform most conversions. Finally, many of the students used case-by-case analysis and demonstrated that they were not able to identify and use the relevant visual variables to perform the conversions. / O objeto de estudo matemático intitulado função está presente em várias situações do cotidiano, sendo o mesmo utilizado por diversas áreas do conhecimento. Dessa forma, a aquisição de seu conceito torna-se algo fundamental para o desenvolvimento do cognitivo do indivíduo que esteja em contato com a matemática dentro e fora da escola. Assim, com o trabalho ora apresentado, objetivou-se analisar as representações matemáticas mobilizadas pelos alunos do 1º ano do ensino médio do Colégio de Aplicação da Universidade Federal de Sergipe (CODAP/UFS) durante o ensino de função afim e quadrática. Para tal efeito, o estudo embasou-se na teoria dos registros de representação semiótica de Duval (2003, 2009, 2011) bem como nas orientações dos Parâmetros Curriculares Nacionais (BRASIL, 1999, 2002, 2006). Além disso, tomou-se como fonte o livro didático Matemática: Contexto & Aplicações (DANTE, 2010), adotado nas turmas participantes da pesquisa bem como fotocópias dos cadernos de 04 (quatro) alunos participantes e 51 (cinquenta e um) protocolos de uma sequência de atividades compostas por 04 (quatro) problemas as quais foram desenvolvidas com os próprios alunos. Entre os resultados obtidos, destacou-se que tanto nas 499 (quatrocentas e noventa e nove) atividades categorizadas no livro didático quanto nas 108 (cento e oito) categorizadas nos cadernos dos alunos foram requeridas nelas, majoritariamente, a transformação semiótica de conversão, a saber: 446 (quatrocentas e quarenta e seis) atividades, 89,38%, e 83 (oitenta e três), 76,85%, respectivamente. Somado a isso, as atividades propostas pelo livro didático e as contidas nos cadernos dos alunos não priorizavam a característica de ida e volta de registros entre as conversões, prejudicando, segundo DUVAL (2003, 2009, 2011), o processo de aquisição do conceito de função. Ademais, em ambos os instrumentos de pesquisa notou-se que, em conversões em que eram necessários os registros gráficos, praticamente não foram apresentadas, proporcionando importantes perdas no processo de aquisição do conceito de função. Dessa forma, entre os principais resultados obtidos com essa sequência de atividades destacou-se que a grande maioria dos sujeitos usados na pesquisa recorreu a processos de algoritimização para executar a maioria das conversões realizadas. Por fim, muitos dos alunos usaram análise pontual e demonstraram não saber identificar e usar as variáveis visuais pertinentes para realizar as conversões. / São Cristóvão, SE

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-07T09:50:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Elvécio P. Lima.pdf: 5047105 bytes, checksum: 891035967abf3d21759402a7328e1d86 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-07T09:50:26Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Elvécio P. Lima.pdf: 5047105 bytes, checksum: 891035967abf3d21759402a7328e1d86 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-07T09:50:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Elvécio P. Lima.pdf: 5047105 bytes, checksum: 891035967abf3d21759402a7328e1d86 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-07T09:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Elvécio P. Lima.pdf: 5047105 bytes, checksum: 891035967abf3d21759402a7328e1d86 (MD5) Previous issue date: 2016-10-21 / The objective of this assignment is to identify and to analyze the didactic obstacles of learning from students of elementary school in the construction of knowledge about the content of a quadratic function, aiming to overcome with a teaching sequence linked to GeoGebra. We hypothetically only the use of approach and activities of the textbook, may cause learning obstacles in the application of a didactic sequence over quadratic function, focused on its coefficients and parameters of translations dynamically that will help to overcome of them. It is based on the principles of Didactic Engineering with management in the development, application of a didactic sequence and confrontation between the analysis a priori and a posteriori on data collection. It is grounded in the Theory of Didactic Situations from Brousseau and in the Theory of Semiotics Representation Registers from Raymond Duval. The didactic sequence is oriented in Maia’s research (2007), and Duval’s assignment (2011) charts and equations: the articulation of two records. The teaching tool used in the teaching sequence was GeoGebra,besides the use of paper and pencil. The sequence was applied to a group of five students from the 9th grade of elementary school II at a state public school in the city of Manaus, Amazonas. The protocols of the five students who participated in all activities were analyzed, and these achieved results lead us to conclude that the educational obstacles were identified and analyzed on quadratic function and the didactic sequence in conjunction with the Geogebra was essential in overcoming these challenges. / O objetivo deste trabalho é identificar e analisar os obstáculos didáticos da aprendizagem dos estudantes do ensino fundamental na construção do conhecimento sobre o conteúdo de função quadrática, visando a superação com uma sequência didática atrelada ao GeoGebra. Tomamos por hipótese de que somente a utilização da abordagem e atividades do livro didático, pode causar obstáculos didáticos e a aplicação de uma sequência didática, sobre função quadrática, voltada para os seus coeficientes e parâmetros com translações de modo dinâmico, contribuirá para a superação do obstáculo didático. Fundamenta-se nos princípios da Engenharia Didática com gerenciamento na elaboração, aplicação de uma sequência didática e confronto entre a análise a priori e a posteriori sobre a coleta de dados. Está embasada na Teoria das Situações Didáticas de Brousseau e na Teoria dos Registros de Representação Semiótica de Raymond Duval. A sequência didática orienta-se na pesquisa de Maia (2007) e um Trabalho de Duval (2011) Gráficos e equações: a articulação de dois registros. A ferramenta de ensino utilizada na sequência didática foi o GeoGebra, além do uso do papel e lápis. A sequência foi aplicada a um grupo de cinco estudantes do 9º ano do Ensino Fundamental II de uma escola pública estadual na cidade de Manaus-Amazonas. Foram analisados os protocolos dos cinco estudantes que participaram de todas as atividades. Os resultados obtidos nos levam a concluir que foram identificados e analisados os obstáculos didáticos sobre função quadrática e que a sequência didática em conjunto com o Geogebra foi fundamental na superação destes obstáculos

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-27T14:29:24Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Carlos Alberto Soares - 2014.pdf: 3067775 bytes, checksum: 5f48b927a38578815e19f420ff1f1cd9 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-01-27T14:35:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Carlos Alberto Soares - 2014.pdf: 3067775 bytes, checksum: 5f48b927a38578815e19f420ff1f1cd9 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-01-27T14:35:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertação - Carlos Alberto Soares - 2014.pdf: 3067775 bytes, checksum: 5f48b927a38578815e19f420ff1f1cd9 (MD5) Previous issue date: 2014-08-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work aims to propose a different approach for teaching elementary functions in high school context, worrying about concepts understanding, definitions elementary functions characterizations. The didactic-pedagogic proposal presents a mathematical modeling from different regarding daily themes simulators from internet, which encourage students “to see”, hidden functions, and improve learning and teaching. In order to do math more interesting for student, it‟s necessary to experience the practical applications, simulating real nature situations and confronting results with theoretical calculations, to do sure those concepts and functions definitions have become a solid knowledge. / Este trabalho tem como objetivo principal propor uma abordagem diferenciada para o ensino das funções elementares no contexto do ensino médio, preocupando-se com a compreensão dos conceitos, definições e caracterizações das funções elementares. A proposta didático-pedagógica apresenta a modelagem matemática a partir de simuladores referentes a vários temas do cotidiano retirados da internet, o qual estimulam os alunos a “enxergarem” as funções escondidas, e melhorar o ensino aprendizagem. Com o intuito de tornar a matemática mais interessante para o aluno, faz se necessário vivenciar aplicações na prática, simulando situações reais da natureza e confrontando os cálculos com resultados teóricos, para se ter a certeza que os conceitos e definições das funções se tornaram um conhecimento sólido.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-03T14:04:36Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco Fabio Monteiro de Ameida - 2016.pdf: 1329167 bytes, checksum: 102bfaddf62d4fafa436b4f868337d0d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-03T14:08:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco Fabio Monteiro de Ameida - 2016.pdf: 1329167 bytes, checksum: 102bfaddf62d4fafa436b4f868337d0d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-03T14:08:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Francisco Fabio Monteiro de Ameida - 2016.pdf: 1329167 bytes, checksum: 102bfaddf62d4fafa436b4f868337d0d (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The main goal of this work is to verify that we can assign the oblique launch a mathematical approach. To reach this conclusion, we address important issues of mathematics and physics, as linear functions and quadratic functions , and uniform and uniformly varied movements. These concepts were presented to facilitate understanding and implement an equation that allows to determine the moment of rise, the maximum height and horizontal reach, knowing an shot's angle, the initial velocity and gravity's acceleration. / O objetivo principal desse trabalho é veri car que podemos atribuir ao lançamento oblíquo uma abordagem matemática. Para chegarmos a esta conclusão, abordamos assuntos importantes da Matemática e da Física, como funções a m e quadrática, e movimentos uniforme e uniformemente variado. Tais conceitos foram apresentados para facilitar o entendimento e implementar uma equação que permita determinar o instante de subida, a altura máxima e o alcance horizontal, conhecendo um ângulo de tiro, a velocidade inicial e a aceleração da gravidade.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Andre Nazareno Ferreira.pdf: 1733085 bytes, checksum: 163ab439fd1be9f3bb9050a8433d34e2 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / After the restructuring of the electric sector, the distribution utilities must maximize the reliability to avoid violation in the reliability targets at the minimal cost. This agreement between cost and reliability can be satisfied with the application of Predictive Reliability Analysis (PRA) in the planning of distribution networks. The PRA estimates the future performance of distribution networks, with regarding to energy supply interruptions, based on the failure data of the components and network topology. The PRA can delivery estimates for the following statistical reliability indices used in the distribution utilities: System Average Interruption Frequency Index (SAIFI), System Average Interruption Duration Indices (SAIDI), Connection Point Interruption Frequency Index (CPIFI), and Connection Point Interruption Duration Index (CPIDI). However, the PRA is rarely used by engineers during the planning of the distribution utilities. This fact is due to the existence of discrepancies between the indices estimated by the PRA and those measured by distribution utilities. These discrepancies are due to the lack of historical data to estimate the reliability parameters of the components: failure rates and repair times. In spite of the distribution utilities do not have a large amount of historical data associated with failures in their equipment, these utilities store historical data on system reliability indices (SAIDI, SAIFI, CPIFI and CPIDI). This information can be used to adjust the failure data of the components (failure rates and repair times) such that the reliability indices evaluated by the ACP models have nearly the same values as those measured by distribution utilities. This adjustment process of the reliability data in ACP models is named Data Calibration. Usually, the reliability data calibration is carried out through optimization techniques. However, the most of the existing methodologies ignores the nodal reliability indices (CPIFI and CPIDI) in the calibration of failure rates and repair times. Only the CPIFI index has been considered in the data calibration. Furthermore, it is not possible to assure that the SAIFI has the same value as its measured value when the calibration considers the CPIFI index. Nevertheless, the Brazilian Electricity Regulatory Agency (ANEEL) has established penalties for violations in the indices CPIFI and CPIDI. Due to this, the PRA models must accurately estimate the nodal reliability indices CPIFI and CPIDI. The main objective of this dissertation is to develop a calibration methodology of reliability data oriented to nodal reliability indices CPIFI and CPIDI. The proposed methodology uses nonlinear and quadratic programming models to calibrate the failure rates and repair times, respectively, in a decoupled structure. This decoupled structure allows the calibration of failure rates and repair times be carried out separately. Additionally, the utilization of equality constraints in the calibration models assures that the evaluated values of SAIFI and SAIDI indices are identical to their measured values. Furthermore, the proposed calibration model for the failure rates considers the equipment condition information obtained from inspection activities. The calibration models proposed in this dissertation were tested in a feeder of the power distribution utility of Maranhão (CEMAR). The tests results demonstrate that the proposed calibration models can significantly reduce the errors between the measured and evaluated values of the CPIFI and CPIDI indices / Após a reestruturação do setor elétrico, as empresas de distribuição devem maximizar a confiabilidade do fornecimento para evitar violações nas metas de confiabilidade com o menor custo possível. Este compromisso entre custo e confiabilidade pode ser atendido com a aplicação da Análise de Confiabilidade Preditiva (ACP) no processo de planejamento de redes de distribuição. A ACP estima o desempenho futuro da rede de distribuição, com relação a interrupções no fornecimento de energia, com base nos dados de falha dos componentes e na sua topologia. A ACP pode fornecer estimativas para os seguintes indicadores de continuidade estatísticos usados pelas empresas de distribuição: Freqüência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (FEC), Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (DEC), Freqüência de Interrupção individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (FIC), Duração de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DIC) e Duração Máxima de Interrupção Contínua por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DMIC). Entretanto, a ACP é raramente usada pelos engenheiros de planejamento das empresas de distribuição. Este fato é devido à existência de discrepâncias entre os índices estimados pela ACP e aqueles apurados pelas empresas de distribuição. Estas discrepâncias são causadas pela falta de dados históricos para estimar os parâmetros de confiabilidade dos componentes, isto é: taxas de falha, tempos de reparo e chaveamento. Apesar das empresas de distribuição não possuírem uma grande quantidade de dados históricos associados com as falhas dos seus equipamentos, estas empresas armazenam dados históricos sobre índices de continuidade do sistema (FEC, DEC, DIC e FIC). Esta informação pode ser utilizada para ajustar os dados de falha dos componentes (taxas de falha e os tempos de reparo) tal que os índices calculados pelo modelo de ACP sejam próximos dos índices medidos pelas empresas de distribuição. Este processo de ajuste dos dados de falha dos modelos de ACP é denominado de Calibração de Dados. Geralmente, a calibração de dados de confiabilidade é realizada através de técnicas de otimização. Contudo, a maioria das metodologias existentes desconsidera os índices de confiabilidade nodais (FIC e DIC) na calibração das taxas de falha e tempos de reparo. Apenas o índice nodal FIC tem sido considerado na calibração de dados. Além disso, não é possível garantir que o índice FEC seja igual ao seu valor apurado quando a calibração considera o índice FIC. Contudo, a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) estabeleceu penalidades para violações nos índices FIC e DIC. Devido a isto, os modelos de ACP devem estimar precisamente os índices de confiabilidade nodais FIC e DIC. O principal objetivo desta dissertação é desenvolver uma metodologia de calibração de dados de confiabilidade orientada para os índices nodais FIC e DIC. A metodologia proposta utiliza modelos de programação não-linear e quadrática para calibrar as taxas de falha e os tempos de reparo, respectivamente, em uma estrutura desacoplada. Isto é, a calibração das taxas de falha e dos tempos de reparo é realizada separadamente. Adicionalmente, a utilização de restrições de igualdade nos modelos de calibração assegura que os valores calculados dos índices FEC e DEC sejam idênticos aos seus valores medidos. Além disso, o modelo de calibração proposto para as taxas de falha considera a informação de condição dos equipamentos obtida a partir de atividades de inspeção. Os modelos de calibração propostos nesta dissertação foram testados em um alimentador da Companhia Energética do Maranhão (CEMAR). Os resultados dos testes demonstraram que os modelos de calibração propostos podem reduzir significativamente os erros entre os valores medidos e calculados dos índices FIC e DIC.

Orientador: Sandra Augusta Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-25T00:20:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_IvanXavierMourado_M.pdf: 5587602 bytes, checksum: 769fbf124a59d55361b184a6ec802f66 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Métodos de região de confiança formam uma classe de algoritmos iterativos amplamente utilizada em problemas de otimização não linear irrestrita para os quais as derivadas da função objetivo não estão disponíveis ou são imprecisas. Uma das abordagens clássicas desses métodos envolve a otimização de modelos polinomiais aproximadores para a função objetivo, construídos a cada iteração com base em conjuntos amostrais de pontos. Em um trabalho recente, Scheinberg e Toint [SIAM Journal on Optimization, 20 (6) (2010), pp. 3512-3532 ] mostram que apesar do controle do posicionamento dos pontos amostrais ser essencial para a convergência do método, é possível que tal controle ocorra de modo direto apenas no estágio final do algoritmo. Baseando-se nessas ideias e incorporando-as a um esquema algorítmico teórico, os autores investigam analiticamente uma curiosa propriedade de autocorreção da geometria dos pontos, a qual se evidencia nas iterações de insucesso. A convergência global do novo algoritmo é, então, obtida como uma consequência da geometria autocorretiva. Nesta dissertação estudamos o posicionamento dos pontos em métodos baseados em modelos quadráticos de interpolação e analisamos o desempenho computacional do algoritmo teórico proposto por Scheinberg e Toint, cujos parâmetros são determinados / Abstract: Trust-region methods are a class of iterative algorithms widely applied to nonlinear unconstrained optimization problems for which derivatives of the objective function are unavailable or inaccurate. One of the classical approaches involves the optimization of a polynomial model for the objective function, built at each iteration and based on a sample set. In a recent work, Scheinberg and Toint [SIAM Journal on Optimization, 20 (6) (2010), pp. 3512¿3532 ] proved that, despite being essential for convergence results, the improvement of the geometry (poisedness) of the sample set might occur only in the final stage of the algorithm. Based on these ideas and incorporating them into a theoretical algorithm framework, the authors investigate analytically an interesting self-correcting geometry mechanism of the interpolating set, which becomes evident at unsuccessful iterations. Global convergence for the new algorithm is then proved as a consequence of this self-correcting property. In this work we study the positioning of the sample points within interpolation-based methods that rely on quadratic models and investigate the computational performance of the theoretical algorithm proposed by Scheinberg and Toint, whose parameters are based upon either choices of previous works or numerical experiments / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestre em Matemática Aplicada

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-09T23:05:48Z No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-09T23:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / Neste trabalho é apresentado um estudo de redes lineares de antenas com elementos isotrópicos e projetos em tecnologia de microfita, com diagrama de irradiação conformado e controle dos lóbulos secundários. A especificação a ser cumprida éa de uma antena para estações rádio-base operando na frequência alocada par a tecnologia 4G no Brasil. O trabalho descreve ferramentas computacionais que auxiliem na síntese de redes de antenas. Como resultado do processo de otimização, os coeficientes de excitação dos diversos elementos que compõem as redes de antenas são obtidos. Primeiramente é descrito o sistema de telefonia móvel celular, apresentando os principais pontos de interesse neste trabalho, tais como evolução dos sistemas de comunicação sem fio, conceito de reuso de frequência, capacidade do sistema, interferência co-canal e posicionamento das estações rádio-base no sistema celular, além das principais características elétricas das antenas utilizadas atualmente no atendimento aos assinantes. Em seguida, considera-se a existência de uma linha de visada entre a estação rádio-base e o usuário, possibilitando a obtenção do nível aproximado de potência recebida à medida este se afasta da torre. Como meta, deseja-se a distribuição uniforme da potência até o limite da célula, que resulta em um diagrama de irradiação para a antena na forma de cossecante ao quadrado. Além disso, busca-se a minimização da interferência co-canal e a redução do percentual de energia irradiada na região do horizonte. Métodos de síntese de diagrama são estudados e implementados em Matlab visanado a obtenção do diagrama desejado a partir dos coeficientes de excitação dos elementos da rede linear, tais como, método da Transformada de Fourier, de Woodward-Lawson e dos mínimos quadrados. Apesar destes métodos serem vastamente utilizados, não foi possível obter uma síntese adequada do diagrama desejado. Desta forma, métodos de otimização iterativos foram investigados visando ao controle dos lóbulos secundários e a conformação do diagrama. Optou-se pela combinação do algoritmo genético com a programação quadrática sequencial, empregado para a busca de um mínimo local tendo como partida a melhor solução encontrada pelo algoritmo genético. Tal combinação permitiu rápida convergência na obtenção dos coeficientes de excitação da rede. Em seguida uma rede de antenas de microfita foi projetada no software HFSS para reproduzir o diagrama na forma de cossecante ao quadrado quando excitadas pelos coeficientes calculados com a ferramenta computacional. Durante o processo de síntese, todos os efeitos observados em uma rede de antenas foram considerados, tais como acoplamento mútuo e efeito de borda. Após conhecidos o coeficientes de excitação, projetou-se um sistema alimentador em tecnologia de microfita para fornecer os respectivos valores de correntes às antenas que compõem a rede. Por fim, é realizada a comparação entre o diagrama sintetizado e o obtido, o que permitiu a validação da ferramenta computacional. / In this work, the development of a computational tool that performs the synthesis of linear antenna arrays is presented and extensively discussed. The main intended applications is the design of an antenna suitable for radio-base stations of mobile communications systems, whereby uniform power distribution should be achieved inside the cell. The present work starts with the presentation of a review about mobile communication systems, whereby the main aspects are briefly discussed. An analysis is carried out to derive an expression that relates the antenna radiation pattern to the uniform power distribution inside a cell. This feature is achieved if the radiation pattern of the transmitting structure exhibits squared-cosecant shaped. Classical methods for pattern synthesis have been implemented in Matlab and have tested for the case of a squared-cosecant shape. Neither the Fourier Transform nor the Woodward-Lawson techniques could synthesize such a pattern satisfactorily. Thus iterative methods have been studied and implemented. The first iterative technique was based on the minimization of least-square errors, which has been used successfully for beamforming purposes. However, this technique proved to be unsuitable for the synthesis of squared-cosecant shaped patterns. Acceptable results could only be obtained by means of a genetic algorithm-square quadratic programming combined approach, which allowed obtaining fast convergence of the optimization of the excitation coefficients for the linear array elements. In order to demonstrate the efficiency of the developed tool, two microstrip antenna arrays that operate in the frequency band allocated for the Brazilian 4G systems have been studied. The embedded radiation pattern of each array element has been taken into account during the synthesis of the squared-cosecant shaped pattern. This approach allowed mutual coupling, as well as the truncation of the ground plane, to be compensated during the optimization process. The synthesized pattern enabled to reduce the power radiated above the horizon, as well as the co-channel interference. In order to validate the technique, a complete array including the power divider has been designed using the electromagnetic simulator HFSS. Good agreement has been obtained between the synthesized pattern and the simulated one in HFSS.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lilian pureza.pdf: 2774999 bytes, checksum: 2a074d04ee02c7e1c87fdbe8c2c68ef6 (MD5) Previous issue date: 2006-10-20 / The aim of this work is to present a formulation and corresponding computational implementation for sizing optimization of plane frames and cable-stayed columns considering geometric non liner behavior. The structural analysis is based on the finite element method using the updated lagrangian approach for plane frame and cable elements, which are represented by plane truss elements. The non linear system is solved by the Newton-Raphson method coupled to load increment strategies such as the arch length method and the generalized displacement parameter method, which allow the algorithm to transpose any critical point that happen to appear along the equilibrium path. In the optimization process the design variables are the heights of the crosssection of the frame elements, the objective function represents the volume of the structure and the constraints impose limits to displacements and critical load. Lateral constraints impose limits to the design variables. The finite difference method is used in the sensitivity analysis of the displacement and critical load constraints. The optimization process is carried out using three different optimization strategies: the sequential quadratic programming algorithm; the interior points algorithm; and the branch and bound method. Some numerical experiments are carried out so as to test the analysis and the sensitivity strategies. Numerical experiments are presented to show the validity of the implementation presented in this dissertation. / O objetivo deste trabalho é a otimização de dimensões de pórticos planos e de colunas estaiadas planas pela minimização do volume da estrutura, considerando os efeitos da não-linearidade geométrica em seu comportamento. A formulação utiliza, para análise das estruturas, elementos finitos de pórtico e de treliça planos e referencial lagrangeano atualizado. O método de Newton-Raphson foi utilizado como estratégia para solução do sistema de equações não lineares. Foram acopladas estratégias especiais para ultrapassagem de pontos críticos que possam existir ao longo da trajetória de equilíbrio, tais como o comprimento de arco cilíndrico e o controle dos deslocamentos generalizados. Na otimização, as variáveis de projeto são as alturas das seções transversais dos elementos, a função objetivo é o volume do material e as restrições dizem respeito a limitações impostas a deslocamentos e à carga limite, além de limitações impostas aos valores das variáveis. A sensibilidade da função objetivo foi obtida por diferenciação direta e a sensibilidade das restrições pelo método das diferenças finitas. Foram utilizados o algoritmo de programação quadrática seqüencial, PQS, o algoritmo de pontos interiores, PI, e o algoritmo de Branch and Bound, B&B. São apresentados exemplos de validação das estratégias de análise não linear e da análise de sensibilidade, além dos exemplos de validação da formulação empregada para a otimização resolvidos pelos métodos implementados.

Máquinas insersoras de componentes são utilizadas na indústria eletrônica moderna para a montagem automática de placas de circuito impresso. Com a competição acirrada, há necessidade de se buscar todas as oportunidades para diminuir custos e aumentar a produtividade na exploração desses equipamentos. Neste trabalho, foi proposto um procedimento de otimização do processo de inserção da máquina insersora AVK da Panasonic, implementado em um sistema baseado na técnica de times assíncronos (A-Teams). Foram realizados testes com exemplos de placas de circuito impresso empregadas por uma indústria do ramo e problemas sintéticos para avaliar o desempenho do sistema. / Component inserting machines are employed in the modern electronics industry for the automatic assembly of printed circuit boards. Due the fierce competition, there is a need to search for all opportunities to reduce costs and increase the productivity in the exploitation of these equipment. In this work we propose an optimization procedure for the insertion process of the AVK Panasonic inserting machine, implemented in a system based on asynchronous teams (A-Teams). Tests were conducted using as examples both printed circuit boards used by a particular industry of the realm and synthetic problems for the evaluation of the system.