Esta tese objetiva estudar aplicações de sistemas lineares gerais de segunda ordem ao controle de sistemas. É mostrada fórmula para solução da equação evolutiva matricial de segunda ordem, tanto de tempo discreto como contínuo, e são descritos testes para a contolabilidade e observabilidade de sistemas modelados por equações deste tipo, desenvolvidos por J. c. R. Claeyssen. Somandose a isto A. G. Nowosad analisa algumas aplicações destes sistemas 'a engenharia aero-espacial, especialmente ao controle de satélites. / This thesis concerns the study of second-order general linear systems' applications to control systems. The authors show a formula for the solution of second-order matrix evolutive equations, both continuous and discrete-time, and tests for controlability and observability of systems modelled by these kinds of equations, developed by J . C. R. Claeyssen. Adding to this, A. G. Nowosad analyses some applications of these systems to aerospace engineering, specially satellite control .

Esta tese objetiva estudar aplicações de sistemas lineares gerais de segunda ordem ao controle de sistemas. É mostrada fórmula para solução da equação evolutiva matricial de segunda ordem, tanto de tempo discreto como contínuo, e são descritos testes para a contolabilidade e observabilidade de sistemas modelados por equações deste tipo, desenvolvidos por J. c. R. Claeyssen. Somandose a isto A. G. Nowosad analisa algumas aplicações destes sistemas 'a engenharia aero-espacial, especialmente ao controle de satélites. / This thesis concerns the study of second-order general linear systems' applications to control systems. The authors show a formula for the solution of second-order matrix evolutive equations, both continuous and discrete-time, and tests for controlability and observability of systems modelled by these kinds of equations, developed by J . C. R. Claeyssen. Adding to this, A. G. Nowosad analyses some applications of these systems to aerospace engineering, specially satellite control .

Submitted by Marlene Santos (marlene.bc.ufg@gmail.com) on 2016-09-15T14:07:03Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luis Felipe Narvaez Plaza - 2016.pdf: 3790150 bytes, checksum: 40cc7247bbdbbb26d25f05bd967a463e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-09-15T14:46:20Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luis Felipe Narvaez Plaza - 2016.pdf: 3790150 bytes, checksum: 40cc7247bbdbbb26d25f05bd967a463e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T14:46:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luis Felipe Narvaez Plaza - 2016.pdf: 3790150 bytes, checksum: 40cc7247bbdbbb26d25f05bd967a463e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-14 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / This work is divided in four parts, in the first chapter we give an introduction. In the next chapter we study basic theory of geometry and differential equations, we study some results of geodesics theory on surfaces in R3; based in the works of R. Garcia and J. Sotomayor in [10] and W. Klingenberg in [15]. These ones provide a study of the behavior of the geodesic in the ellipsoid. The third chapter is inspired by the famous question given in 1905, in his famous article “Sur les lignes géodésiques des surfaces convexes” H. Poincaré posed a question on the existence of at least three geometrically different closed geodesics without self-intersections on any smooth convex two-dimensional surface (2-surface) M homeomorphic to the two-dimensional sphere (2-sphere) S2. We study this question for convex polyhedral surfaces following the paper [9] by G. Galperin and the books [1],[4]. In the last topic we will address the behavior of geodesics on Lorentz surfaces, focusing our study on the ellipsoid based mainly on the book of Tilla Weinstein [25] and in the paper [11] by S. Tabachnikov, Khesin and Genin. / Este trabalho se divide em quatro partes principais, no primeiro capítulo fazemos uma breve introdução. No segundo capítulo estudamos teoria básica de geometria e equações diferenciais, estudamos também geodésicas em superfícies no R3 baseados nos trabalhos de R. Garcia e J. Sotomayor em [10] e de W. Klingenberg em [15], estes fornecem um estudo rigoroso do comportamento das geodésicas no elipsóide. O terceiro capítulo é inspirado na famosa conjectura dada em em 1905 em seu artigo “Sur les lignes géodésiques des surfaces convexes” H. Poincaré fez uma pergunta sobre a existência de pelo menos três geodésicas simples fechadas sobre superfícies suaves convexas homeomorfas à esfera S2, neste capítulo estudamos esta conjectura em superfícies poliedrais baseado em [9] e os textos [1],[4]. No último tema de abordagem analisamos o comportamento de geodésicas em superfícies no espaço de Lorentz, focando nosso estudo no elipsóide, este estudo é baseado principalmente no livro de Tilla Weinstein [25] e no artigo [11] de S. Tabachnikov, Khesin e Genin.

[pt] No presente trabalho desenvolveu-se o projeto básico de um Simulador de Movimentos em Escala, que é um equipamento utilizado para reproduzir as excitações de base provocadas pelo pavimento sobre o qual um veículo em escala trafega. Utilizando modelos consagrados na literatura, obteve-se a representação matemática do Simulador, que é tratado como 3 subsistemas acoplados entre si, mediante a aplicação de um procedimento baseado no Fluxo de Potência. Para o tratamento dos modelos em escala é empregada a Teoria de Similaridade, através da qual são determinados números adimensionais que relacionam o sistema real com o seu equivalente reduzido ou ampliado. São apresentadas 3 metodologias, das quais duas tradicionais, e uma outra que é conhecida como Método por Inspeção. Aplicam-se estes procedimentos a modelos de veículos com 1, 2, 4 e 7 graus de liberdade. Emprega-se também a Análise Dimensional para achar um modelo em escala do Simulador e do sistema completo, isto é um conjunto Simulador – Veículo acoplado. Para todos os casos são realizadas simulações para os modelos real e em escala, utilizando parâmetros típicos encontrados na literatura ou em manuais de operação de equipamentos semelhantes, com o objetivos de verificar o comportamento dos sistemas, determinar a influência da redução ou ampliação do tamanho, e validar os procedimentos empregados. / [en] In this work a Scale Ground Simulator was developed. This is na equipment used to reproduce the base motion in a vehicle, due the Road where it is running. Using a procedure based on the Power flow, coupling the 3 main Simulator subsystems, a mathematical representation for the Simulator was obtained, from classical models mentioned in the bibliography. The scale models treatment was perfomed using the Similarity Theory, that permits the determination of non dimensional numbers relating the real system with its equivalent reduced or amplified. It was presented 3 methodologies, two of them are traditional and other one which is known as Inspection Method. These procedures were applied to 1, 2, 4, and 7 degrees of freedom vehicle models. Dimensional Analysis is also used to find scale models for the Simulator and for the complete system, i.e. the coupled set Simulator – Vehicle. Simulations were made for all situations, in real and scale models, using typical parameters found in literature or in equipment operation manuals, aiming to verify the systems performance, to determine the size reduction or amplification influence of and to validate the procedures presented.

Em modelos de redes corticais com neuronios pulsantes, os mecanismos responsaveis pela emergencia e impacto de flutuacoes de atividade neuronal ainda nao estao completamente entendidos. Neste trabalho, modelos computacionais de redes corticais foram utilizados para investigar como flutuacoes ritmicas e nao-ritmicas surgem e suas possiveis consequencias. Foram estudadas redes com dois tipos de topologia: aleatoria e hierarquica modular, esta ultima inspirada em evidencias experimentais para a arquitetura cortical. Foram utilizados tres diferentes modelos simplificados de neuronios: integra-e-dispara, Izhikevich e integra-e-dispara exponencial com adaptacao. Primeiramente, estudou-se a ocorrencia de atividade auto-sustentada em redes hierarquicas modulares compostas por populacoes de neuronios de classes eletrofisiologicas distintas. Nesses modelos, os padroes de atividade auto-sustentada de longa duracao sao oscilatorios e seu tempo de vida depende do nivel hierarquico e da mistura de neuronios na rede. Em seguida, estudou-se o efeito da introducao de ruido sinaptico em modelos de redes aleatorias. Observou-se o aparecimento de alternancia intermitente entre atividade ritmica e nao-ritmica com caracteristicas similares a estados corticais sincronos e assincronos, respectivamente. Desenvolveu-se a extensao de uma abordagem reducionista para redes neuronais homogeneas, em que um esquema iterativo auto-consistente e usado para que um unico neuronio gere trens de disparo com propriedades estatisticas de segunda ordem similares as de uma rede, para o caso de redes neuronais heterogeneas. Mostrou-se que essa abordagem captura situacoes em que flutuacoes de atividade lentas emergem. Finalmente, utilizou-se o esquema reducionista e ferramentas de teoria de informacao para estudar a emergencia de flutuacoes de atividade lentas e sua propagacao em redes hierarquicas modulares. Os resultados mostram que a propagacao de informacao pela rede depende do numero de modulos, sugerindo que ha um nivel hierarquico otimo para a propagacao de informacao. Os estudos feitos contribuem para aprofundar o entendimento da relacao entre estrutura e composicao neuronal em modelos de redes corticais e indicam mecanismos de emergencia e manutencao de flutuacoes de atividade nessas redes / In cortical network models with spiking neurons, the mechanisms responsible for the emergence and impact of neuronal activity fluctuations are not yet completely understood. In this work, computational models of cortical networks were used to investigate how rhythmic and non-rhythmic fluctuations arise and their possible consequences. Networks with two types of topology were studied: random and hierarchical modular, this latter inspired on experimental evidence about cortical architecture. Three different simplified spiking neuron models were used: integrate-and-fire, Izhikevich, and integrate-and-fire with adaptation. Initially, the types of self-sustained activity patterns that emerge in hierarchical modular networks with mixtures of electrophysiological neuronal classes were studied. In these models, the long-duration self-sustained activity patterns are oscillatory and their lifetime depend on the hierarchical level of the network and its neuronal composition. Next, the effect of the introduction of synaptic noise in random networks was studied. These networks displayed intermittent alternations between rhythmic and non-rhythmic activity patterns with characteristics similar to synchronous and asynchronous cortical states, respectively. A reductionist approach for homogeneous neuronal networks, in which an iterative self-consistent scheme is used so that a single neuron spike train generates second-order statistical properties similar to the ones of a network, was extended to heterogeneous networks. It was shown that this reductionist scheme captures situations in which slow activity fluctuations emerge. Finally, the reductionist scheme and information theoretical tools were used to study the emergence of slow activity fluctuations and their propagation through hierarchical modular networks. The results show that the information propagation in the network depends on the number of modules, suggesting an optimal hierarchical level for information propagation. The studies done contribute to deepen the understanding of the relationship between structure and neuronal composition in cortical network models, and point to mechanisms of emergence and maintenance of activity fluctuations in these networks

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Neste trabalho, estudamos as propriedades do transporte de partÃculas em sistemas mesoscÃpicos. Na primeira parte, usamos o modelo proposto anteriormente por Zapperi et al. (Phys. Rev. Lett. 86, 3622 (2001)) para descrever o transporte de partÃculas superamortecidas e interagentes no estado estacionÃrio, na presenÃa de um obstÃculo para o fluxo, e confinadas em um canal com largura da ordem do comprimento caracterÃstico do sistema. Com este modelo, obtivemos uma equaÃÃo diferencial de primeira ordem nÃo-linear, cuja soluÃÃo em 1D à capaz de descrever a densidade ao longo de um canal 2D para diferentes sistemas de partÃculas (e.g., vÃrtices em supercondutores, colÃides e pedestres, todos simulados por dinÃmica molecular) e diferentes tipos de obstÃculos (e.g., uma barreira de energia, um canal com uma constriÃÃo e uma rede de pinos no centro do canal). Observamos que este modelo pode ser usado para descrever o escoamento de qualquer sistema de partÃculas superamortecido, desde que as interaÃÃes entre elas possam alcanÃar distÃncias maiores que os primeiros vizinhos. Na segunda parte deste trabalho, estudamos o escoamento de partÃculas interagentes (nÃo necessariamente superamortecidas) confinadas por paredes assimÃtricas. Aqui o objetivo à descrever a dinÃmica de pedestres e a dinÃmica de vÃrtices em supercondutores. Em ambos os sistemas, as paredes assimÃtricas sÃo responsÃveis pela introduÃÃo de um sentido preferencial para o fluxo. No caso da dinÃmica de pedestres, estudamos as propriedades do sistema quando os pedestres andam em sentidos opostos. Verificamos que este confinamento induz uma ordem responsÃvel pela maximizaÃÃo do escoamento. Esta ordem pode ser destruÃda quando variamos a densidade, a velocidade, a razÃo entre a largura do canal e a sua rugosidade, o ruÃdo externo e a assimetria do canal. Verificamos tambÃm que as transiÃÃes de ordem-desordem neste sistema sÃo acompanhadas de metaestabilidades e ciclos de histerese. No caso de vÃrtices em supercondutores, verificamos que, para pequenos campos de comensurabilidade entre o nÃmero de "catracas" e o nÃmero de vÃrtices, o sistema apresenta mÃltiplas transiÃÃes de depinamento. / In this work we investigate the transport properties of particles in mesoscopic systems. In the first part, we use the model originally proposed by Zapperi et al. (Phys. Rev. Lett. 86, 3622 (2001)) to describe the steady-state transport of overdamped particles in the presence of an obstacle and confined to a channel with width of the order of the characteristic size of the system. With this model, we obtain a non-linear first-order differential equation, whose solution in 1D is capable to describe the behavior of the particle density along a 2D channel for different particle systems (e.g., superconducting vortices, colloids and pedestrians, all simulated with molecular dynamics) and obstacle types (e.g, one energy barrier, a channel constriction and a network of pinning centers). We observe that such a model can be used to represent the flow of any system of overdamped particles, as long as the interactions between them can reach a distance greater than only the first neighbors. In the second part of this work, we investigate the flow of interacting particles (not necessarily overdamped) confined to a channel of asymmetrical walls. Here the main objective is to describe through molecular dynamics techniques both the flow of pedestrians as well as the transport of superconducting vortices through irregular channels. In both cases, we observe that the asymmetry of the confining walls can induce a preferential direction to the flow. In the case of pedestrians, our results indicate that, when two groups of people move in opposite directions in a ratcheted type of corridor, this induced order is also responsible for flow maximization. This order can be destroyed, however, when we change the total number of particles in the system, their target speed, the amplitude of the external added noise or the degree of the asymmetry of the channel. We also observe that the order-disorder transitions in this system are usually followed by metastability and hysteresis cycles. In the case of superconducting vortices, multiple depinning transitions are observed when there is a small comensurability field between the number of ratchets in the channel and the number of particles (vortices) in the system.

O objetivo deste trabalho é deduzir a discrepância com os leis de Newton observada no avanço do periélio de Mercúrio, a partir da introdução de um termo de correção relativística na equação do movimento de um corpo sob a ação de um campo de forças cuja atração é dada pela Lei de Gravitação Universal. / In this work we derive the anomaly of the precession of Mercury's perihelion with respect to the laws of Newton, by virtue of the introduction of a relativistic correction in the equation of the movement of a body under the infiuence of a force field whose attraction is given by the Universal Law of Gravitation.

Orientador: Claudio Aguinaldo Buzzi / Banca: Marco Antonio Teixeira / Banca: Ronaldo Alves Garcia / Banca: Luis Fernando de Osório Mello / Banca: Claudio Gomes Pessoa / Resumo: Este trabalho está relacionado ao estudo de bifurcações e órbitas periódicas de sistemas diferenciais suaves por partes planares em duas e três zonas. Em sistemas com duas zonas, estamos interessados em encontrar uma fronteira de separação para um dado par de sistemas suaves de tal modo que o sistema descontínuo, formado pelo par de sistemas suaves, tem um contínuo de órbitas periódicas. Neste caso, denominamos a fronteira de separação como Fronteira de Centros. Para os sistemas com três zonas, consideramos sistemas lineares por partes contínuo, em que a zona central é degenerada e na qual o determinante da parte linear é nulo. Ao mover um parâmetro específico, detectamos algumas bifurcações até então desconhecidas, exibindo transição de salto nos pontos de equilíbrios e o aparecimento de ciclos limites. Em particular, introduzimos a bifurcação Bainha de Espada, caracterizada pelo nascimento de um ciclo limite de um contínuo de pontos de equilíbrios / Abstract: This work is related to the study of bifurcations and periodic orbits in planar piecewise smooth differential systems with two and three zones. In the systems with two zones, we are interested in finding a separation boundary for a given pair of smooth systems in such a way that the discontinuous system, formed by the pair of smooth systems, has a continuum of periodic orbits. In this case we call the separation boundary as a Center Boundary. For the systems with three zones, we consider continuous piecewise linear systems where the central one is degenerate, that is, the determinant of its linear part vanishes. By moving one special parameter, we detect some new bifurcations exhibiting jump transitions both in the equilibrium location and in the appearance of limit cycles. In particular, we introduce the Scabbard Bifurcation, characterized by the birth of a limit cycle from a continuum of equilibrium points / Doutor

O objetivo deste trabalho é deduzir a discrepância com os leis de Newton observada no avanço do periélio de Mercúrio, a partir da introdução de um termo de correção relativística na equação do movimento de um corpo sob a ação de um campo de forças cuja atração é dada pela Lei de Gravitação Universal. / In this work we derive the anomaly of the precession of Mercury's perihelion with respect to the laws of Newton, by virtue of the introduction of a relativistic correction in the equation of the movement of a body under the infiuence of a force field whose attraction is given by the Universal Law of Gravitation.

O objetivo deste trabalho é deduzir a discrepância com os leis de Newton observada no avanço do periélio de Mercúrio, a partir da introdução de um termo de correção relativística na equação do movimento de um corpo sob a ação de um campo de forças cuja atração é dada pela Lei de Gravitação Universal. / In this work we derive the anomaly of the precession of Mercury's perihelion with respect to the laws of Newton, by virtue of the introduction of a relativistic correction in the equation of the movement of a body under the infiuence of a force field whose attraction is given by the Universal Law of Gravitation.