[pt] Companhias de petróleo investindo no desenvolvimento de campos de hidrocarboneto dependem de estudos de reservatórios para realizarem previsões de produção e quantificarem os riscos associados à economicidade dos projetos. Neste sentido, a área de modelagem de reservatórios é de suma importância, sendo responsável por prever o desempenho futuro do reservatório sob diversas condições operacionais. Considerando que a solução dos sistemas de equações construídos a cada passo de tempo de uma simulação, durante o ciclo de linearização, é a parte que apresenta a maior demanda computacional, esta dissertação foca na análise de diferentes técnicas de solvers numéricos que podem ser aplicadas a simuladores, para mensurar seus desempenhos. Os solvers numéricos mais adequados para a solução de grandes sistemas de equações, tais como os encontrados em simulações de reservatórios, são os denominados solvers iterativos, que gradativamente aproximam a solução de um dado problema por meio da combinação de um método iterativo e um precondicionador. Os métodos iterativos avaliados nesta pesquisa foram o Gradiente Biconjugado Estabilizado (BiCGSTAB), Mínimos Resíduos Generalizado (GMRES) e Minimização Ortogonal (ORTHOMIN). Além disso, três técnicas de precondicionamento foram implementadas para auxiliar os métodos iterativos, sendo estas a Decomposição LU Incompleta (ILU), Fatoração Aninhada (NF) e Pressão Residual Restrita (CPR). A combinação destes diferentes métodos iterativos e precondicionadores permite a avaliação de diversas configurações distintas de solvers, em termos de seus desempenhos em um simulador. Os testes numéricos conduzidos neste trabalho utilizaram um novo simulador de reservatórios que está sendo desenvolvido pela Pontifícia Universidade Católica (PUC-Rio) em conjunto com a Petrobras. O objetivo dos testes foi analisar a robustez e eficiência de cada um dos solvers quanto à sua capacidade de resolver as equações de escoamento multifásico no meio poroso, visando assim auxiliar na seleção do solver mais adequado para o simulador. / [en] Petroleum companies investing in the development of hydrocarbon fields rely upon a variety of reservoir studies to perform production forecasts and quantify the risks associated with the economics of their projects. Integral to these studies is the discipline of reservoir modeling, responsible for predicting future reservoir performance under various operational conditions. Considering that the most time-demanding aspect of reservoir simulations is the solution of the systems of equations that arise within the linearization cycles at each time-step, this research focuses on analyzing different numerical solver techniques to be applied to a simulator, in order to assess their performance. The numerical solvers most suited for the solution of very large systems of equations, such as those encountered in reservoir simulations, are the so-called iterative solvers, which gradually approach the solution to a problem by combining an iterative strategy with a preconditioning method. The iterative methods examined in this research were the Stabilized Biconjugate Gradient (BiCGSTAB), the Generalized Minimum Residual (GMRES), and the Orthogonal Minimization (ORTHOMIN) methods. Furthermore, three preconditioning techniques were implemented to aid the iterative methods, namely the Incomplete LU Factorization (ILU), the Nested Factorization (NF), and the Constrained Pressure Residual (CPR) methods. The combination of these different iterative methods and preconditioners enables the appraisal of several distinct solver configurations, in terms of their performance in a simulator. The numerical tests conducted in this work made use of a new reservoir simulator currently under development at Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC-Rio), as part of a joint project with Petrobras. The objective of these tests was to assess the robustness and efficiency of each solver in the solution of the multiphase flow equations in porous media, and support the selection of the solver most suited for the simulator.

Este trabalho é em parte baseado no livro The Stability and Control of Discrete Processes de Joseph P. LaSalle. Nós estudamos equações como x(n+1) = T(x(n)), onde T : \' R POT. m\' \' SETA\' \'R POT. m\' é uma aplicação contínua, com o sistema dinâmico associado \'PI\' (n,x) := \' T POT. n\' (x). Nós fornecemos condições suficientes para a estabilidade de equilíbrios usando o método direto de Liapunov. Também consideramos sistemas discretos da forma x(n+1)=T(n, x(n),\'lâmbda\' ) dependendo de uma parâmetro \' lâmbda\' e apresentamos resultados obtendo estimativas de atratores. Finalmente, nós apresentamos algumas simulações de sistemas acoplados como uma aplicação em sistemas de comunicação / This work is in part based on the book The Stability and Control of Discrete Processes of Joseph P. LaSalle. We studing equations as x(n+1) = T(x(n)), where T : \' R POT.m\' \' ARROW\' \' \' R POT.m\' is continuous transformation, with the associated dynamic system \'PI\' (n,x) := \' T POT.n\' (x). We provide suddicient conditions for stability of equilibria, using Liapunov direct method. We also consider nonautonomous discrete systems of the form x(n + 1) = T(n, x(n), \' lâmbda\') depending on the parameter \'lâmbda\' and present results obtaining uniform estimatives of attractors. We finally we present some simulations on synchronization of coupled systems as an application on communication systems

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta dissertação é apresentado um estudo sobre a recuperação de sinais modelados por somas ponderadas de exponenciais complexas. Para tal, são introduzidos conceitos elementares em teoria de sinais e sistemas, em particular, os sistemas lineares invariantes no tempo, SLITs, que podem ser representados matematicamente por equações diferenciais, ou equações de diferenças, para sinais analógicos ou digitais, respectivamente. Equações deste tipo apresentam como solução somas ponderadas de exponenciais complexas, e assim fica estabelecida a relação entre os sistemas de tipo SLIT e o modelo em estudo. Além disso, são apresentadas duas combinações de métodos utilizadas na recuperação dos parâmetros dos sinais: métodos de Prony e mínimos quadrados, e métodos de Kung e mínimos quadrados, onde os métodos de Prony e Kung recuperam os expoentes das exponenciais e o método dos mínimos quadrados recupera os coeficientes lineares do modelo. Finalmente, são realizadas cinco simulações de recuperação de sinais, sendo a última, uma aplicação na área de modelos de qualidade de água. / A study on the recovery of signals modeled by weighted sums of complex exponentials complex is presented. For this, basic concepts of signals and systems theory are introduced. In particular, the linear time invariant systems (LTI Systems) are considered, which can be mathematically represented by differential equations or difference equations, respectively, for analog or digital signals. The solution of these types of equations is given by a weighted sum of complex exponentials, so the relationship between the LTI Systems and the model of study is established. Furthermore, two combinations of methods are used to recover the parameters of the signals: Prony and least squares methods, and Kung and least squares methods, where Prony and Kung methods are used to recover the exponents of the exponentials and the least square method is used to recover the linear coefficients of the model. Finally, five simulations are performed for the recovery of signals, the last one being an application in the area of water quality models.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Nesta dissertação é apresentado um estudo sobre a recuperação de sinais modelados por somas ponderadas de exponenciais complexas. Para tal, são introduzidos conceitos elementares em teoria de sinais e sistemas, em particular, os sistemas lineares invariantes no tempo, SLITs, que podem ser representados matematicamente por equações diferenciais, ou equações de diferenças, para sinais analógicos ou digitais, respectivamente. Equações deste tipo apresentam como solução somas ponderadas de exponenciais complexas, e assim fica estabelecida a relação entre os sistemas de tipo SLIT e o modelo em estudo. Além disso, são apresentadas duas combinações de métodos utilizadas na recuperação dos parâmetros dos sinais: métodos de Prony e mínimos quadrados, e métodos de Kung e mínimos quadrados, onde os métodos de Prony e Kung recuperam os expoentes das exponenciais e o método dos mínimos quadrados recupera os coeficientes lineares do modelo. Finalmente, são realizadas cinco simulações de recuperação de sinais, sendo a última, uma aplicação na área de modelos de qualidade de água. / A study on the recovery of signals modeled by weighted sums of complex exponentials complex is presented. For this, basic concepts of signals and systems theory are introduced. In particular, the linear time invariant systems (LTI Systems) are considered, which can be mathematically represented by differential equations or difference equations, respectively, for analog or digital signals. The solution of these types of equations is given by a weighted sum of complex exponentials, so the relationship between the LTI Systems and the model of study is established. Furthermore, two combinations of methods are used to recover the parameters of the signals: Prony and least squares methods, and Kung and least squares methods, where Prony and Kung methods are used to recover the exponents of the exponentials and the least square method is used to recover the linear coefficients of the model. Finally, five simulations are performed for the recovery of signals, the last one being an application in the area of water quality models.

In advanced process control, the Model Predictive Control (MPC) may be considered the most important innovation in recent years and the standard tool for industrial applications due to the fact that it keeps the plant operating in the constraints more profitable. However, like every control algorithm, the MPC after some time in operation rarely works as originally designed. Thus, to preserve the benefits of MPC systems for a long period of time, their performance needs to be monitored and evaluated during the operation. This task require the presence of reliable and effective tools to detect when the controller performance is below of the desirable, to define the need, or not, of recommissioning the system. Thus, the objective of this work is development of techniques for monitoring and evaluating the performance of multivariable predictive controllers, being developed two new tools: LQG benchmark Modified and IHMC benchmark. The results obtained from numerical simulations were satisfactory and consistent with the technical literature applied in the developments of the evaluators, which were used in the monitoring of the control system MPC of the oil-water-gas three-phase separation process, offering an appropriate solution and providing subsidies for implementations in real industrial systems. / Em controle avançado de processos, o controlador preditivo ou MPC (Model Predictive Control) pode ser considerado como a mais importante inovação dos últimos anos e a ferramenta padrão para aplicações industriais, devido ao fato do MPC manter a planta operando dentro das suas restrições de forma mais lucrativa. Entretanto, como todo algoritmo de controle, o MPC depois de algum tempo em operação dificilmente funciona como quando fora inicialmente projetado. Desta forma, com o objetivo de manter os benefícios dos sistemas MPC por um longo período de tempo, seu desempenho precisa ser monitorado e avaliado durante a operação. Esta tarefa requer a presença de ferramentas efetivas e confiáveis para detectar quando o desempenho do controlador estiver abaixo do desejável, para definir a necessidade, ou não, de um recomissionamento do sistema. Destarte, aborda-se neste trabalho o desenvolvimento de técnicas para monitoramento e avaliação de desempenho de controladores preditivos multivariáveis, sendo desenvolvidas duas novas ferramentas: LQG benchmark Modificado e IHMC benchmark. Os resultados obtidos a partir de simulações numéricas foram satisfatórios e coerentes com a literatura técnica aplicada no desenvolvimento dos avaliadores, os quais foram utilizados no monitoramento do sistema de controle MPC do processo de separação trifásica água-óleo-gás, oferecendo assim uma solução apropriada e fornecendo subsídios para implementações em sistemas industrias reais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper has as its main purpose to highlight some mathematical concepts, which are behind the ranking given by a research made on the website mostly used in the world: Google. At the beginning, we briefly approached some High School’s concepts, such as: Matrices, Linear Systems and Probability. After that, we presented some basic notions related to Directed Graphs and Markov Chains of Discrete Time. From this last one, we gave more emphasis to the Steady State Vector because it ensures foreknowledge results from long-term. These concepts are extremely important to our paper, because they will be used to explain the involvement of Mathematic behind the web search “Google”. Then, we tried to detail the ranking operation of the search pages on Google, i.e., how the results of a research are classified, determining which results are presented in a sequential way in order of relevance. Finally we obtained “PageRank”, an algorithm which creates what we call Google’s Matrices and ranks the pages of a search. We finished making a brief comment about the historical arising of the web searches, from their founders to the rise and hegemony of Google. / O presente trabalho tem como objetivo destacar alguns conceitos matemáticos que estão por trás do ranqueamento dado por uma pesquisa feita no site de busca mais usados do mundo, o “Google”. Inicialmente abordamos de forma breve alguns conteúdos da matemática do ensino médio, a exemplo de: matrizes, sistemas lineares, probabilidades. Em seguida são introduzidas noções básicas de grafos dirigidos e cadeias de Markov de tempo discreto; essa última, é dada uma ênfase ao vetor estado estacionário, por ele garantir resultados de previsão de longo prazo. Esses conceitos são de grande importância em nosso trabalho, pois serão usados para explicar o envolvimento da matemática por trás do site de buscas “Google”. Na sequência, buscamos detalhar o funcionamento do ranqueamento das páginas de uma busca no “Google”, isto é, como são classificados os resultados de uma pesquisa, determinando quais resultados serão apresentados de modo sequencial em ordem de relevância. Finalmente, chegamos na obtenção do “PageRank”, algoritmo que gera a chamada Matriz do Google e ranqueia as páginas de uma busca. Encerramos com um breve histórico do surgimento dos sites de buscas, desde os seus fundadores até a ascensão e hegemonia do Google.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:02:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Tharsis Souza Silva.pdf: 1389814 bytes, checksum: c28dfe55ac776a4de30d43875907dc64 (MD5) Previous issue date: 2011-03-25 / In this work, we consider classes of discontinuous piecewise linear systems in the plane and continuous in the space. In the plane, we analyze systems of focus-focus (FF), focusparabolic (FP) and parabolic-parabolic (PP) type, separated by the straight line x = 0, and we prove that can appear until two limit cycles depending of parameters variations. Also we study a specific system, piecewise, with two saddles (one fixed in the origin and the other in the neighborhood of point (1;1)) separated by the straight line y= -x+1, and we show that can appear until two limit cycles depending of parameters variations. Finally, we examine a continuous piecewise linear system in R³ and we prove the existence of invariant cones and, through this structures, we determine some stable and unstable behavior. / Neste trabalho, consideramos classes de sistemas lineares por partes descontínuos no plano e contínuos no espaço. No plano, analisamos sistemas do tipo foco-foco (FF), parabólico-foco (PF) e parabólico-parabólico (PP) separados pela reta x = 0 e demonstramos que podem aparecer até dois ciclos limite, dependendo de variações de parâmetros. Também estudamos um sistema específico, linear por partes, com duas selas (uma sela fixa na origem e outra na vizinhança do ponto (1;1)) separadas pela reta y= -x+1 , e mostramos que podem aparecer até dois ciclos limite dependendo de variações de parâmetros. Por fim, examinamos um sistema linear por partes contínuo em R³ e demonstramos a existência de cones invariantes e, através destas estruturas, determinamos alguns comportamentos estáveis e instáveis.

Este trabalho é em parte baseado no livro The Stability and Control of Discrete Processes de Joseph P. LaSalle. Nós estudamos equações como x(n+1) = T(x(n)), onde T : \' R POT. m\' \' SETA\' \'R POT. m\' é uma aplicação contínua, com o sistema dinâmico associado \'PI\' (n,x) := \' T POT. n\' (x). Nós fornecemos condições suficientes para a estabilidade de equilíbrios usando o método direto de Liapunov. Também consideramos sistemas discretos da forma x(n+1)=T(n, x(n),\'lâmbda\' ) dependendo de uma parâmetro \' lâmbda\' e apresentamos resultados obtendo estimativas de atratores. Finalmente, nós apresentamos algumas simulações de sistemas acoplados como uma aplicação em sistemas de comunicação / This work is in part based on the book The Stability and Control of Discrete Processes of Joseph P. LaSalle. We studing equations as x(n+1) = T(x(n)), where T : \' R POT.m\' \' ARROW\' \' \' R POT.m\' is continuous transformation, with the associated dynamic system \'PI\' (n,x) := \' T POT.n\' (x). We provide suddicient conditions for stability of equilibria, using Liapunov direct method. We also consider nonautonomous discrete systems of the form x(n + 1) = T(n, x(n), \' lâmbda\') depending on the parameter \'lâmbda\' and present results obtaining uniform estimatives of attractors. We finally we present some simulations on synchronization of coupled systems as an application on communication systems

Orientador: Celso Pascoli Bottura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T18:33:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DelRealTamariz_Annabell_D.pdf: 5783881 bytes, checksum: 21a1a2e27552398a982a934513988a24 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este estudo apresenta contribuições para modelagem computacional de dados multivariáveis no espaço de estado, tanto com sistemas lineares invariantes como com variantes no tempo. Propomos para modelagem determinística-estocástica de dados ruidosos, o Algoritmo MOESP_AOKI. Propomos, utilizando Redes Neurais Recorrentes multicamadas, algoritmos para resolver a Equação Algébrica de Riccati Discreta bem como a Inequação Algébrica de Riccati Discreta, via Desigualdades Matriciais Lineares. Propomos um esquema de controle adaptativo com Escalonamento de Ganhos, baseado em Redes Neurais, para sistemas multivariáveis discretos variantes no tempo, identificados pelo algoritmo MOESP_VAR, também proposto nesta tese. Em síntese, uma estrutura de controle inteligente para sistemas discretos multivariáveis variantes no tempo, através de uma abordagem que pode ser chamada ILPV (Intelligent Linear Parameter Varying), é proposta e implementada. Um controlador LPV Inteligente, para dados computacionalmente modelados pelo algoritmo MOESP_VAR, é concretizado, implementado e testado com bons resultados / Abstract: This study presents contributions for state space multivariable computational data modelling with discrete time invariant as well as with time varying linear systems. A proposal for Deterministic-Estocastica Modelling of noisy data, MOESP_AOKI Algorithm, is made. We present proposals forsolving the Discrete-Time Algebraic Riccati Equation as well as the associate Linear Matrix Inequalityusing a multilayer Recurrent Neural Network approaches. An Intelligent Linear Parameter Varying(ILPV) control approach for multivariable discrete Linear Time Varying (LTV) systems identified bythe MOESP_VAR algorithm, are both proposed. A gain scheduling adaptive control scheme based on neural networks is designed to tune on-line the optimal controllers. In synthesis, an Intelligent Linear Parameter Varying (ILPV) Control approach for multivariable discrete Linear Time Varying Systems (LTV), identified by the algorithm MOESP_VAR, is proposed. This way an Intelligent LPV Control for multivariable data computationally modeled via the MOESP_VAR algorithm is structured, implemented and tested with good results / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica