Orientador: Vanderlei Minori Horita / Banca: Daniel Smania Brandão / Banca: Ali Messaoudi / Resumo: Este trablaho apresenta os conceitos de Lyapounov e de espaços próprios e fornece um resultado devido a Oseledets, o qual trata da existência desses expoentes (e, consequentemente, dos espaços próprios) do ponto de vista da teoria da medida. A prova do teorema que nós fornecemos foi dada originalmente por Mañe e posteriormente melhorada por Viana. / Abstract: This work presents the concepts of Lyapounov exponents and of proper spaces and provides a result due to Oseledets, wich deals with the existence of these exponents (and consequently, of the proper spaces) from a measure-theoretical point of view. The proof of the theorem which we provide was originally given by Mañe later improved by Viana. / Mestre

Orientador: Ricardo Egydio de Carvalho / Banca: Elbert Einstein Nehrer Macau / Banca: José Manoel Balthazar / Resumo: Este trabalho tem como objetivo entender e desenvolver estudos relacionados à sincronização de fase em sistemas dinâmicos discretos. Foi utilizado um modelo simples de osciladores não-lineares denominado mapa circular. Inicialmente é apresentado um estudo extensivo do mapa circular e suas propriedades dinâmicas. É apresentado também a transição de movimento quase-periódico para movimento caótico em uma rota quase-periódica para o caos do mapa circular. Em seguida, foram acoplados dois mapas circulares através de um acoplamento bidirecional não linear. O efeito de transição para o estado síncrono é induzido por uma crise interior, através do surgimento de um atrator caótico, o qual induz periodicidade oscilatória no sistema. É mostrado que a sincronização de dois mapas circulares acoplados é influenciada pela diferença do número de rotação e a intensidade do parâmetro de não linearidade. A transição para o estado não síncrono é induzida por uma crise interior, através da expansão do atrator caótico até perder sua periodicidade. Posteriormente, foi introduzido um ruído branco gaussiano no acoplamento e um ruído aditivo em dois sistemas diferentes de dois mapas circulares acoplados. Os resultados obtidos para o primeiro sistema mostraram que no espaço de fases, a ação de um ruído branco gaussiano no acoplamento e aditivo destroem o atrator caótico, e o sistema perde sincronização de fase perfeita e imperfeita. Os resultados obtidos para o segundo sistema mostraram que no espaço de fases, a ação de um ruído branco gaussiano no acoplamento destrói o atrator caótico, e o sistema perde sincronização de fase perfeita e imperfeita. No entanto, a ação de um ruído branco gaussiano aditivo induz um efeito de segunda ordem, no qual ocorre a dessincronização de fase imperfeita... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This reach has as objective to understand and to develop studies related to the phase synchronization in discreet dynamical systems. A simple model of oscillators non-linear denominated circle map was studied. Initially an extensive study of the chaotic dynamics of the circle map is presented. It is also presented the transition of quasi-periodic behavior for chaotic behavior in a quasi-periodic route to chaos in the circle map. Soon after, was introduced a non-linear bidirectional coupling in two circle maps, and studied the transition effects to phase synchronization, induced by interior crisis, through appearance of a chaotic attractor, which induce oscillatory periodicity in the system. It is shown that the phase synchronization of two coupled circle maps is influenced by the difference of the winding number and the intensity of the non-linear parameter. The transition for the nonsynchronization is induced by interior crisis, through of expansion of chaotic attractor. Later on, a gaussian white noise was introduced in the coupling and an addictive noise in two different systems of two coupled circle maps. The results for the first system show that a additive and coupling gaussian white noise induce the expansion of the chaotic attractor, and consequently, induce a loss of perfect and imperfect phase synchronization. The results for the second system show that a coupling gaussian white noise induce the loss of perfect and imperfect phase synchronization. However, the additive gaussian white noise induce an effect of second order, in which occur the loss of imperfect phase synchronization, but the perfect phase synchronization stay in system / Mestre

Orientador: Vanderlei Minori Horita / Banca: Carlos Gustavo T. de A. Moreira / Banca: Claudio Aguinaldo Buzzi / Resumo: Neste trabalho abordamos um tema introdutório na interseção de duas áreas da Matemáticas, Sistemas Dinâmicos e Teoria dos Números. Através de um jogo aparentemente ingênuo, a Paciência Búlgara, estudamos dinâmicas em conjuntos finitos. Devidoà finitude do domínio, todos os pontos do sistema convergem para uma órbita periódica, mas interessante é saber quantas órbitas distintas o sistema apresenta em função da quantidade de elementos do domínio. Outra pergunta natural é sobre o tempo de convergência a estas órbitas. Estudamos também uma variação deste jogo, a Paciência Carolina / Abstract: This work refers to a introductory topic in the intersection of two areas in Mathematics, Dynam-ical Systems and Number Theory. Motivated to a game seemingly naive, Bulgarian Solitaire, we study dynamics in finite sets. Due to the finiteness of the domain,all points of the sys-tem converge to a periodic orbit, but it is interesting to know how many distinct orbits the system displays depending on the size of the domain. Another natural question is about the convergence time of these orbits. We also study a variation of this game, Carolina Solitaire / Mestre

Orientador: Tiago de Carvalho / Banca: Claudio Aguinaldo Buzzi / Banca: Pedro Toniol Cardin / Resumo: O principal resultado dessa dissertação é o Teorema de Poincaré-Bendixson para campos de vetores planares suaves por partes, que nos diz quais são os tipos de conjuntos limite. Estudaremos também detalhes a respeito dos conceitos de conjuntos minimais e caóticos em campos de vetores planares suaves por partes / Abstract: The main result of this work is the Poincaré - Bendixson Theorem for planar piecewise smooth vector fields, which tell us what kind of limit sets arise in this context. We will also study details about the concepts of minimal and chaotic sets in planar piecewise smooth vector fields / Mestre

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000400805-Texto+Completo-0.pdf: 595405 bytes, checksum: 3428750384be823e541e4f5bcb4130e4 (MD5) Previous issue date: 2008 / This Master thesis addresses the robust stability analysis problem of uncertain discrete-time linear systems subject to state delay, where the system state-space representation is allowed to be a rational function of the uncertain parameters. The stability conditions are obtained from Lyapunov-Krasovskii functionals with polynomial parameter dependence by means of nonlinear decompositions of rational vector functions. The proposed results are divided into delay dependent and delay independent, and they are expressed in terms of linear matrix inequalities (LMIs) constraints. / Esta dissertação aborda o problema de análise de estabilidade robusta de sistemas lineares discretos sujeitos a atraso de transporte e incertezas paramétricas que podem aparecer de forma racional na representação por espaço de estados do sistema. As condições de estabilidade são baseadas em funcionais de Lyapunov-Krasovskii e são obtidas através da aplicação de decomposições não lineares de funções vetoriais racionais. As condições de estabilidade propostas podem ser dependentes e independentes do atraso e são expressas através de desigualdades matriciais lineares (ou LMIs).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006Bitstream added on 2014-06-13T20:07:43Z : No. of bitstreams: 1 carnevarollojr_rp_me_sjrp.pdf: 404426 bytes, checksum: 4ea777e4e28a9a139f9b0bcb3f7b0f7c (MD5) / O objetivo principal desse trabalho é provar, sob certas hipóteses de transversalidade e sobre os autovalores, que se uma família a um-parâmetro de equações diferenciais possuindo, para um determinado valor do parâmetro, um laço homoclínico conectado a um ponto de equilíbrio do tipo sela, então existe uma variedade central invariante, de dimensão dois, que contém o laçco homoclínico, que contém todas as trajetórias que permanecem numa vizinhança do laço homoclínico e ainda é tangente ao autoespaço gerado por autovetores associados aos autovalores que determinam o laço homoclínico. / The main goal of this work is to prove, under certain hypothesis of transversality and about the eigenvalues, that if a one-parameter family of ordinary differential equations possess, for a determined value of the parameter, a homoclinic loop connected to an equilibrium point of type saddle, then there exists an invariant center manifold, of dimension two, that contains the homoclinic loop, that contains all trajectories which stay in a small neighborhood of the homoclinic loop and that is tangent to the eigenspace spanned by the eigenvectors associated to the eigenvalues that determine the homoclinic loop.

Neste trabalho estudamos a dinâmica fracamente não linear de ondas eletromagnéti- cas localizadas em interações laser-plasma. Ao se propagarem, estas ondas perturbam a densidade de elétrons do plasma e eventualmente originam campos elétricos por efeitos de space-charge. Estes campos por sua vez afetam a dinâmica das ondas, ou seja, a dinâmica de ambos é acoplada. Modelamos a onda localizada através de uma equação para seu envelope e tratamos o plasma como um fluído eletrônico frio, com alta mobilidade, e um fundo iônico fixo neutralizador . Inicialmente investigamos a dinâmica longitudinal da propagação autoconsistente de pulsos laser em plasmas. Nesta configuração, os campos elétricos no plasma são exci- tados no rastro dos pulsos, sendo por isto denominados wakefields. Desenvolvemos um modelo composto por duas equações, uma para o envelope do pulso laser e outra para o wakefield, no qual as interações entre ambos são plenamente consideradas na análise da evolução temporal e da estabilidade do pulso. Aplicando técnicas de lagrangeano efetivo e o método variacional obtemos uma equação para a dinâmica aproximada da largura dos pulsos, utilizada para fazer estimativas analíticas sobre dois casos-limite: pulsos largos e pulsos estreitos. Enquanto pulsos largos podem ou não manter a sua forma localizada de- pendendo da sua potência, pulsos muito estreitos sempre tendem a se dispersar à medida que o tempo avança. Em seguida estudamos a propagação de feixes laser focalizados, incluindo a dinâmica transversal em um modelo desenvolvido sem o uso da aproximação paraxial. Este mo- delo, direcionado à análise de regimes estacionários quando observados no referencial do feixe, nos permite obter uma condição de equilíbrio para os perfis transversais do mesmo. Examinamos a dependência de tais perfis nos parâmetros de controle e a estabilidade de feixes levemente descasados dos perfis de equilíbrio. Embora os detalhes da dinâmica dos feixes dependam das condições iniciais, feixes descasados sempre evoluem para padrões espaço-temporais incoerentes, independente da precisão adotada em tais condições. Em ambos os sistemas abordados, os modelos podem ser aplicados para estudar pro- pagação de ondas em plasmas com densidades arbitrárias, uma vez que foram construídos sem aproximar a velocidade de propagação da onda eletromagnética pela velocidade da luz no vácuo (algo usual no estudo de plasmas com baixa densidade, do tipo underdense). / In the present analysis we study the weakly nonlinear dynamics of localized electro- magnetic waves in laser-plasma interactions. As these waves are injected into plasmas, they disturb its electronic density and eventually give rise to space-charge fields, which in turn affect back the waves. In other words, their dynamics is coupled. We model the localized wave using an equation for its envelope and we treat the plasma as consisting of a mobile cold electronic fluid and a neutralizing fixed ionic background. We first investigate the longitudinal self-consistent dynamics propagation of laser pul- ses in plasmas. Here the space-charge fields in the plasma are excited in the wake of the pulses, thus being called wakefields. We develop a model consisting of two equations, one for the pulse envelope, another for the wakefield, and the interactions between both are fully taken to account to analyze the pulse time dependent dynamics and stability. Ap- plying effective Lagrangian techniques and the variational approach we derive an equation for the approximated dynamics of a pulse width, which is used in order to obtain some analytical estimates about two limit-cases: wide and narrow pulses. While wide pulses may or may not retain the localized shape depending on their power, narrower pulses always tend to delocalize as time evolves. Next we study the propagation of focused laser beams, taking to account the trans- verse dynamics in a model derived avoiding any assumption on paraxial conditions. This model, directed to the analysis of stationary regimes when observed in the co-moving coordinate of the beam frame, allows us to obtain an equilibrium condition for the beam transverse profiles. We examine the dependence of equilibrium profiles on control para- meters and the stability of beams as one adds small mismatches to the ideally matched equilibrium. Details of beam evolution depend on initial conditions. However, indepen- dently of the precise form of initial conditions, mismatched beams evolve to incoherent space-time patterns. In both systems discussed, the models can be applied to study the wave propagation in plasmas with arbitrary densities, since they were constructed without approximating the group velocity of the wave by the speed of light in vacuum (something usual when studying underdense plasmas).

Orientador: Nelson Callegari Junior / Banca: Adrian Rodriguez Colucci / Banca: Macos Tadeu dos Santos / Resumo: Este trabalho aborda os aspectos teóricos e numérico da Transformada de Fourier, bem como aplicações em sistemas mecânicos periódicos. O estudo iniciou-se com uma revisão bibliográfica que abordou inicialmente aspectos básicos de equações diferenciais ordinárias, métodos numéricos e implementação computacional, o desenvolvimento teórico da Transformada de Fourier, bem como sua implementação. Realizou-se estudos baseados em simulações numéricas de três modelos físicos: o oscilador harmônico, o pêndulo e o pião simétrico / Abstract: This work deals with the theoretical and numerical aspects of the Fourier Transform, as well as applications in periodic mechanical systems. It begins with a bibliographical study about a basic review of ordinary differential equations and its numerical solution methods. We also revisit the theoretical of the Fourier Transform as well an its computational implementation. We applied this theory studed in three physical models: the harmonic oscillator, the pendulum and the symmetrical top / Mestre

A importância das redes de comunicação industriais em modernos sistemas de automação e controle industriais tem aumentado significativamente nos últimos anos, devido aos avanços nas áreas de processadores e softwares embarcados, que permitem o desenvolvimento de dispositivos com elevada capacidade de processamento a custos reduzidos. Estas características também são muito importantes em sistemas automotivos, visto que existe uma tendência para a substituição de sistemas mecânicos e hidráulicos em veículos e o espaço disponível para implementação é bastante reduzido. Esta substituição passa pela elaboração de complexos algoritmos de controle, os quais, quando operam sobre uma rede de comunicação, precisam considerar explicitamente os efeitos do canal de comunicação compartilhado na dinâmica do sistema em malha fechada. Este trabalho apresenta uma análise do impacto da comunicação em rede sobre sistemas de controle. Mais especificamente, analisa-se o comportamento do protocolo Flexray, recentemente desenvolvido por um consórcio de importantes empresas e que incorpora interessantes conceitos para escalonamento de mensagens síncronas e assíncronas. No trabalho foram realizados experimentos com três diferentes tipos de controladores aplicados ao estudo de caso de uma suspensão ativa, onde o sistema tem sua malha fechada sobre a rede FlexRay. / The importance of communication networks on modern automation systems has increased significantly over the last years, mostly due to advances in embedded microprocessor and software technologies, which enable the development of devices with high processing power at reduced costs. These characteristics are very important for vehicle systems, since there is nowadays a trend to replace mechanical and hydraulic systems, and the space available for implementation is limited. This replacement requires very complex control algorithms, which, when operating on a communication network, have to consider explicitly the effects introduced by the shared communication channel on the closed loop system dynamics. This work presents an analysis of the network communication impact over control systems. More specifically, it is of interest to analyse the behavior of the FlexRay protocol, which has been recently developed by a Consortium of important companies and incorporates interesting concepts of synchronous and asynchronous message scheduling. In this work, some experiments were performed with three controllers, which were developed using different methodologies, applied to the case study of an active suspension system, where the loop is closed over the FlexRay protocol.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2011. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-09-26T12:11:54Z No. of bitstreams: 1 2011_RafaelLourencodosSantos.pdf: 75067223 bytes, checksum: bf1357b479c60664ff6fe4bb278a32ad (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-09-26T12:12:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_RafaelLourencodosSantos.pdf: 75067223 bytes, checksum: bf1357b479c60664ff6fe4bb278a32ad (MD5) / Made available in DSpace on 2011-09-26T12:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_RafaelLourencodosSantos.pdf: 75067223 bytes, checksum: bf1357b479c60664ff6fe4bb278a32ad (MD5) / O consumo de energia para condicionamento de ar responde por uma parte relevante do uso de energia elétrica no Brasil. Em relação a outros aparelhos eletrodomésticos, os aparelhos de ar-condicionado ainda estão presentes em um número pequeno de residências brasileiras. No entanto, em mantendo-se a melhora nas condições econômicas observadas nos últimos anos, haverá cada vez mais equipamentos instalados. Os efeitos gerados por picos de demanda relacionados ao efeito cumulativo de vários aparelhos de ar-condicionado ligados simultaneamente já foram responsáveis inclusive por alguns blecautes em várias redes de distribuição pelo mundo afora. O desenvolvimento de novos sistemas de controle para equipamentos de arcondicionado que possibilitem um controle mais apurado do conforto ambiental tornaria os equipamentos mais eficientes e com melhor desempenho. Neste trabalho é proposto um sensor virtual capaz de estimar o índice de conforto térmico em vários pontos de um ambiente hipotético. O sensor virtual é baseado numa solução numérica das equações médias de Navier-Stokes, incorporando o modelo de turbulência de duas equações, kepsilon. Todo o modelo físico foi implantado em uma linguagem Modelica, agregando equações para cálculo dos índices de conforto térmico em uma biblioteca que gera uma malha espacial e soluciona o modelo das equações médias de Navier-Stokes com equações de turbulência k-epsilon. Os resultados da simulação de um caso-base do sensor virtual foram confrontados com aqueles obtidos na solução de um problema equivalente modelado em uma ferramenta comercial para simulação de dinâmica dos fluidos. Os valores médios das variáveis termodinâmicas obtidos pelo modelo do sensor virtual mostraram-se aderentes quando comparados com sua contrapartida modelada em programa de simulação comercial, cujo código-fonte é privativo. O modelo permite acesso ao valor de todas as variáveis termodinâmicas e de conforto térmico em cada um dos elementos da malha de simulação. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / An important portion of electricity use in Brazil is due air-conditioning energy consumption. Unlike other home appliances, air-conditioning is still present in a small number of Brazilian houses. However, if Brazil succeeds improving its economic conditions as were observed in past years, a higher amount of Brazilian homes will have their own air-conditioning system. In addition, peak demand caused by a high number of air-conditioning apparatus connected simultaneously accounts for massive blackouts throughout the world. The development of control systems, designed specifically for airconditioners, allows a more accurate control of thermal comfort, resulting in more efficient and better performing systems. This work presents a virtual sensor model that can estimate a thermal comfort index at various points in a hypothetical environment. The virtual sensor is based on the numerical solution of Navier-Stokes averaged equations, complemented with k-epsilon turbulence model. The coding was carried out with Modelica modeling language, based on a library that generates a solution mesh and solves the Navier-Stokes averaged equations with k-epsilon turbulence model. The capability of calculating thermal comfort indexes in the mesh nodes was added to the library. Simulations were performed in order to validate the results obtained by the virtual sensor model against the results obtained by a similar problem modeled in a commercial program for fluid dynamics simulation. The simulation results obtained by the virtual sensor model were considered satisfactory, based on a comparison with its counterpart modeled and solved on the commercial simulation program. The model proposed can deliver thermodynamics and thermal comfort data whithin each element of the simulation mesh