Resumo não disponível.

No estudo da propagação de uma doença infecciosa, diz-se que sua transmissão ocorre horizontalmente, quando um indivíduo suscetível tem um contato direto ou indireto com um indivíduo infeccioso. Algumas doenças, entretanto, também podem ser transmitidas verticalmente, entendendo-se que, neste caso, a doença é transmitida a um indivíduo, ao ser gerado por uma mãe infecciosa. Fazendo uso de modelos epidemiológicos determinísticos básicos, envolvendo sistemas de equações diferenciais ordinárias, nosso principal objetivo, neste trabalho, consiste em investigar qual o papel da transmissão vertical na propagação de doenças causadas por microparasitas. Diversas formas de inclusão de transmissão vertical são apresentadas e, em cada modelo estudado, investigamos a existência e a estabilidade local dos estados de equilíbrio da população hospedeira, identificamos os parâmetros e limiares que caracterizam a dinâmica do sistema, e completamos as informações decorrentes dos resultados analíticos com a apresentação de soluções numéricas do mesmo. Por fim, comparamos os efeitos da transmissão horizontal com aqueles decorrentes da transmissão vertical.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Sistemas Mecatrônicos, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2016-09-14T17:33:55Z No. of bitstreams: 1 2016_EmersonGrzeidak.pdf: 5274560 bytes, checksum: 0f649b217c325601c125fad908bc164f (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-21T18:14:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_EmersonGrzeidak.pdf: 5274560 bytes, checksum: 0f649b217c325601c125fad908bc164f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T18:14:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_EmersonGrzeidak.pdf: 5274560 bytes, checksum: 0f649b217c325601c125fad908bc164f (MD5) / O presente trabalho considera o problema de identificação de sistemas não-lineares comestrutura incerta na presença de distúrbios limitados. Dado a estrutura incerta do sistema, a estimação dos estados é baseada em redes neurais com uma camada escondida e então, para assegurar a convergência dos erros residuais de estimação dos estados para zero, as leis de aprendizagem são projetadas usando a teoria de estabilidade de Lyapunov e resultados já disponíveis na teoria de controle adaptativo. Primeiramente, um esquema de identificação usando aprendizagem extrema é apresentado. O modelo proposto assegura a convergência dos erros residuais de estimação dos estados para zero e a limitação de todos os demais erros e distúrbios. Usando o lema de Barbalat e uma análise tipo Lyapunov, é empregado um modelo de rede neural dinâmica com uma camada escondida (SHLNN) gerada aleatoriamente para assegurar as propriedades supramencionadas. Dessa maneira, assegura-se uma convergência mais rápida e melhor eficiência computacional do que os modelos SHLNN convencionais. Além disso, com algumas modificações que envolvem a seleção da função ativação e a estrutura do vetor regressor, o algoritmo proposto pode ser aplicado para qualquer rede neural parametrizável linearmente. Em seguida, como uma extensão da metodologia proposta, um modelo de rede neural com uma camada escondida e parametrizável não-linearmente (SHLNN) é estudado. Os pesos da camada escondida e de saída são ajustados simultaneamente por leis adaptativas robustas obtidas através da teoria de estabilidade de Lyapunov. O segundo esquema também assegura a convergência dos erros residuais de estimação dos estados para zero e a limitação de todos os demais erros de aproximação associados, mesmo na presença de erros de aproximação e distúrbios. Adicionalmente, como no primeiro esquema, não é necessário conhecimento prévio sobre os pesos ideias, erros de aproximação ou distúrbios. Simulações extensivas para a validação dos resultados teóricos e demonstração dos métodos propostos são fornecidos. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present research work considers the identification problem of nonlinear systems with uncertain structure and in the presence of bounded disturbances. Given the uncertain structure of the system, the state estimation is based on single-hidden layer neural networks and then, to ensure the convergence of the state estimation residual errors to zero, the learning laws are designed using the Lyapunov stability theory and already available results in adaptive control theory. First, an identification scheme via extreme learning machine neural network is developed. The proposed model ensures the convergence of the state estimation residual errors to zero and boundedness of all associated approximation errors, even in the presence of approximation error and disturbances. Lyapunov-like analysis using Barbalat’s Lemma and a dynamic single-hidden layer neural network (SHLNN) model with hidden nodes randomly generated to establish the aforementioned properties are employed. Hence, faster convergence and better computational efficiency than conventional SHLNNs is assured. Furthermore, with a few modifications regarding the selection of activation function and the regressor vector’s structure, the proposed algorithm can be applied to any linearly parameterized neural network model. Next, as an extension of the proposed methodology, a nonlinearly parameterized single-hidden layer neural network model (SHLNN) is studied. The hidden and output weights are simultaneously adjusted by robust adaptive laws that are designed via Lyapunov stability theory. The second scheme also ensures the convergence of the state estimation residual errors to zero and boundedness of all associated approximation errors, even in the presence of approximation error and disturbances. Additionally, as in the first scheme, it is not necessary any previous knowledge about the ideal weights, approximation error and disturbances. Extensive simulations to validate the theoretical results and show the effectiveness of the two proposed methods are also provided.

Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Co-orientador: Nelson José Peruzzi / Banca: Luis Antônio Fernandes de Oliveira / Banca: Mara Lúcia Martins Lopes / Banca: Aguinaldo Soares de Oliveira / Banca: Helio Aparecido Navarro / Resumo: Sistemas de captação aproveitam a energia do ambiente, tais como solar, térmica, eletromagnética e de vibração. Grande parte dos projetos de sistemas de captação de energia por vibração utiliza excitação periódica em ressonância com a frequência natural do sistema para que a amplitude de vibração seja máxima, resultando em uma quantidade de energia desejável para transdução. No entanto, na natureza o espectro de vibração é grande, o que dificulta o projeto físico de um sistema de captação de energia com esse propósito, acrescenta-se que a vibração do ambiente é de baixa frequência, o que dificulta ainda mais o projeto de um dispositivo de tamanho reduzido. Acrescenta-se, ainda, que a vibração do ambiente, em geral, não permanece em uma única faixa, variando constantemente. Esse tipo de vibração do meio ambiente pode ser modelado como uma excitação não-ideal. O objetivo principal dessa tese é modelar um sistema de captação de energia por vibração para sistemas lineares e não-lineares, sujeitos a excitação periódica e não-ideal e projetar controladores para melhorar a interação do sistema de captação com a fonte de excitação aumentando sua eficiência. Como principal resultado, observou-se que a vibração não-ideal oferece mais energia ao sistema de captação do que a excitação periódica e que os controladores projetados, em especial o LMI, conseguiu atingir um resultado expressivo no ganho de eficiência / Abstract: Harvesting systems harness the energy from the environment such as solar, thermal, electromagnetic and vibrational. Many projects of vibration energy harvesting systems use harmonic excitation in resonance with the system natural frequency to maximum vibration amplitude, resulting in a desirable amount of energy to transduction. However , the ambient vibration spectrum is large, which hampers the physical design of a system to capture energy for this purpose , it adds that the vibration environment is low frequency , which further complicates the design of a device of reduced size. In addition the ambient vibration in general does not remain in a single band and varying constantly. The ambient vibration can be modeled as a non-ideal excitation. The main objective of this thesis is to model a linear and non-linear vibration energy harvesting systems subject to periodic and non-ideal excitation and project controllers to improve the interaction of the system with excitation source increasing its efficiency. As a main result, it was observed that the non-ideal vibration provides more energy to the harvesting system than periodic excitation and that the controllers designed in particular LMI, achieved a significant result in efficiency gain / Doutor

Orientador: Luiz Agostinho Ferreira / Banca: Abraham Hirsz Zimerman / Banca: Daniel Augusto Turolla Vanzella / Banca: Francisco Castilho Alcaraz / Banca: Antonio Lima Santos / Resumo:Nosso objeto de estudo são teorias clássicas de campo que possuem sólitons topológicos e um número infinito de quantidades conservadas. Em particular, nossos modelos exibem a assim chamada "carga de Hopf". Esta carga surge porque, para soluções com energia finita, nossas teorias definem mapeamentos de um espaço-tempo compactificado em um espaço alvo 'S POT. 2'. Demonstramos que o conjunto de quantidades conservadas de nossos modelos está relacionado com a invariância da Lagrangiana sob os difeomorfismos de área do espaço alvo. Nossos modelos são bastante relacionados com o modelo de Skyrme-Faddeev e, portanto, apresentamos uma breve introdução a este modelo. Usando o método de Lie, foram descobertas as simetrias das equações de Euler-Lagrange para os citados modelos, para um espaço-tempo curvado genérico. A condição de simetria se relaciona com a solução da equação de Killing para um dado espaço-tempo. Então as equações correspondentes são solucionadas para alguns exemplos específicos como os espaços-tempos euclidiano, 'S POT. 3' X R e de Minkowski. A seguir, para os modelos em 'S POT. 3' X R, usando as simetrias recém descobertas, encontramos sistemas de coordenadas para os quais existem ansatze levando à separação de variáveis e a redução das equações (inicialmente EDPs) à EDOs. As EDOs são lineares e, portanto, sua resolução é obtida a partir da qual calculamos todas as quantidades físicas relevantes como a energia, a carga de Hopf e as cargas de Noether. Também explicamos porque o ansatz escolhido leva à uma EDO linear em nosso caso e porque o algoritmo de Lie funciona / Abstract: ur object of study are classical field theories which possesses topological solitons and have a infnite number of conserved quantities .In particular our models have what is know as "Hopf charge". This charge appears because, for finite energy solutions, our theories define mappings of a compactified space time in a 'S POT. 2' target space. We show that ours models's set of conserved quantities are related to the invariance of the Lagrangean under area preserving diffeomorphisms of the target space. Our models are closely related to the Skyrme-Faddeev model and so we give a brief introduction to it. Using Lie's method we find the symmetries of the Euler-Lagrange equations of such models, for an arbitrary curved space time. The symmetry condition turns out to be related with the solution of the Killing equations in a given space time. We then solve the corresponding equations for some specific examples, like the Euclidean, Minkowski and the 'S POT. 3' X R space times. Then, for the'S POT. 3' X R models, using the symmetries already found, we are able to find systems of coordinates for which then exists ansätze leading to separations of variables and to the reduction of the Euler-Lagrange equations (initially PDEs) to ODEs. These ODEs are linear and so we are able to integrate then and also to calculate all of the physically meaningful conserved quantities, as the energy, Hopf charge, angular momentum. We also explain why such ansatz leads to a linear ODE in this particular case and why the Lie integration algorithm works / Doutor

Orientador: Samuel da Silva / Banca: João Antonio Pereira / Banca: Americo Barbosa da Cunha Junior / Resumo: Grande parte dos projetos estruturais atuais buscam por concepções mais econômicas, o que leva à estruturas mais leves e flexíveis. Estruturas assim podem apresentar comporta- mento não-linear devido às grandes deformações. Se faz então necessário o uso de modelos que incluam o comportamento não-linear, a maioria destes modelos buscam incluir uma função matemática que represente os mecanismos não-lineares presentes. Estruturas vi- brando em regime não-linear de movimento podem ter efeitos diversos como saltos, ciclos limites, interação modal, existência de múltiplas harmônicas etc. As séries de Volterra são apresentadas e utilizadas como ferramenta na identificação de sistemas não-lineares. Posteriormente, os modelos de Volterra são empregados na detecção de variação estrutu- ral em sistemas mecânicos que apresentam comportamento não-linear inerente (no estado saudável). Esta técnica baseia-se na identificação dos núcleos de Volterra expandidos na uma base ortonormal de Kautz. Os núcleos de Volterra são usados para filtrar as contri- buições lineares e não-lineares. Para ilustrar a aplicabilidade da técnica diversos testes experimentais são realizados em três bancadas experimentais que simulam estruturas com não-linearidades do tipo hardening e softening. Os sinais de excitação são aplicados com diferentes níveis de amplitude para observar o comportamento de vibração não-linear. Variações estruturais são simuladas nas estruturas, a partir de cargas ou alteração do acoplamento magnético. Os resultados obtidos permitem-nos mostrar a eficácia das séries de Volterra para a detecção de variação estrutural e quantificação de comportamento não-linear em sistemas mecânicos não-lineares / Abstract: A large number of structural engineering designs are seeking for more economic concepts, which leads to lightweight and flexible structures. These structures have nonlinear beha- vior caused by large deformations. In that case, it is need to use models that include a mathematical function to represent the possible nonlinear behavior. The first step to find a model to describe the nonlinearities is to identify the presence of some nonlinear mechanisms, as for instance, jump, multi-harmonics, modal interactions etc. The Vol- terra series are introduced and used as tool on identification of nonlinear systems. After that, Volterra models are used on detection of structural changes on mechanical systems with inherent nonlinear behavior (in the healthy condition). This technique is based on identification of the Volterra kernels expanded in an orthonormal Kautz basis. The Volterra kernels are used to filter the linear and nonlinear contributions. To illustrate the results, several experimental tests are performed in three test rigs which simulate nonlinear behavior, both, hardening and softening. The excitations signals are applied with different amplitude levels to observe the non-linear vibration behavior. Structural changes are simulated in the systems by loads or magnetic coupling. The results obtained allow us to show the effectiveness of Volterra series for detection of structural changes and quantification of nonlinear behavior on nonlinear mechanical systems / Mestre

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Paulo Batista Gonçalves / Banca: Átila Madureira Bueno / Resumo: O crescimento acelerado dos grandes centros urbanos aliado a recursos financeiros limitados e à pressão pelo aumento da demanda forçaram as cidades a desenvolverem-se predominantemente na direção vertical, com a construção de edifícios altos (arranha-céus). Para atender à demanda destas construções, o desenvolvimento de elevadores de alta velocidade tornou-se uma necessidade. Nesses elevadores, é necessário preocupar-se com o conforto e segurança dos passageiros. Pesquisas atuais têm dado atenção aos níveis de vibrações verticais e horizontais dentro da cabina e variações das acelerações do elevador. A vibração horizontal é causada normalmente por deformações e desalinhamento dos trilhos de guia e distúrbios devido ao fluxo de ar ao redor da cabina. Para melhorar a qualidade de viagem dos passageiros, os elevadores devem possuir um bom sistema de controle e monitoramento, com o objetivo de aumentar a precisão em seu posicionamento e fazer com que o limite de velocidade não cause desconforto nos passageiros, diminuindo as vibrações horizontais e verticais da cabina do elevador. Este trabalho tem como objetivo estudar e controlar o comportamento dinâmico horizontal de um modelo com três graus de liberdade de um sistema de transporte vertical, excitando através de deformações dos trilhos de guia. A rigidez da mola translacional equivale ao movimento pendular da cabina é modelada como uma mola do tipo Duffing. Motivado pela necessidade de aumentar o nível de conforto dos passageiros, o método equação de Ricatti Dependente de Estados é utilizado como estratégia para controlar as vibrações e acelerações horizontais. Por fim, foram realizados extensivos estudos sobre o comportamento dinâmico do modelo matemática adotado por meio de simulações numéricas / Abstract: The explosive growth of large urban centers allied to financial limited resources and pressure from increased demand, has forced the cities to develop prodominantly in the vertical direction with the construction of tall buildings (skyscrapers). To supply the demand of these constructions, the development of high speed elevators became a necessity. For high speed passenger's elevators, it is important to considerer passenger's safety and confort. Current research has focused attention on the horizontal and vertical vibration levels inside the cabin and oscillations of the elevator acceleration is usually caused by deformations and misalignments of the guide rails and disturbances caused by the air flow around the cabin. To improve passengers' travel quality, elevators should feature a good feature a good monitoring and control system in order to increase the positioning accuracy and set speed limits not to cause passengers discomfort, decreasing vertical and horizontal vibrations of the elevator cabin. This research aims on studuing and controlling the dynamic horizontal behavior of a three degree of freedom model of a vertical transportation system excited through guide rail deformations. The stiffness of the translational spring equivalent to the tilting motion of the cabin is modeled as a Duffing-type spring. Motivated by the necessity to improve passengers' comfort level, the State-Deéndent Ricatti Equation method is used as a strategy to control the horizontal vibrations and accelerations. Next, we perform extensive numerical simulations studied of the nonlinear behavior of the adopted mathematical model / Mestre

CAPES / O objetivo deste trabalho é apresentar uma proposta de metodologia para o desenvolvimento de projetos de automação industrial com vistas a agregar as vantagens da utilização dos formalismos para representação dos Sistemas a Eventos Discretos com a necessidade de implementar os algoritmos utilizados em equipamentos de controle industrial. Tal metodologia propõe um conjunto de etapas para a construção do algoritmo de controle, baseando-se na Rede de Petri Interpretada utilizada para representação da planta controlada e da lógica de controle. Através desta metodologia é possível realizar o controle de um sistema de automação industrial garantindo que a lógica de controle não possua erros quando for executada. A utilização da metodologia foi exemplificada aplicado-a ao projeto de automação de dois casos práticos, onde o primeiro caso é utilizado para detalhar as etapas contidas na metodologia, já o segundo projeto prático possui uma especificação de funcionamento mais complexa, corroborando a utilização dos métodos formais para garantir a corretude lógica do processo. Buscando evidenciar a independência da metodologia frente à tecnologia utilizada para controlar tais processos, os algoritmos resultantes da execução da metodologia foram implementados em CLP e FPGA, sendo que a utilização de equipamentos de controle com características paralelas aponta uma tendência dos projetos de automação industrial. / The objective of this work is to present a proposed methodology for the development of industrial automation projects by aggregating the advantages of using formalisms for representing Discrete Event Systems with the need to implement algorithms considered in industrial control equipment. This methodology proposes a set of steps for the construction of the control algorithm, based on Interpreted Petri Net used to represent the plant to be controlled and the control logic. Through this method it is possible to control an industrial automation system ensuring that the control logic contains no errors when executed. The use of the methodology was exemplified by automating two study cases, where the former is used to detail the steps in the methodology, and the second presents a practical function with more complex specification, corroborating the use of formal methods to ensure the correctness of the process logic. In order to demonstrate the independence of the methodology regarding to the technology used to control such processes, algorithms resulting from the application of the methodology were implemented in PLC and FPGA, and the use of control equipment with parallel features shows a trend of industrial automation projects.

CAPES / O objetivo deste trabalho é apresentar uma proposta de metodologia para o desenvolvimento de projetos de automação industrial com vistas a agregar as vantagens da utilização dos formalismos para representação dos Sistemas a Eventos Discretos com a necessidade de implementar os algoritmos utilizados em equipamentos de controle industrial. Tal metodologia propõe um conjunto de etapas para a construção do algoritmo de controle, baseando-se na Rede de Petri Interpretada utilizada para representação da planta controlada e da lógica de controle. Através desta metodologia é possível realizar o controle de um sistema de automação industrial garantindo que a lógica de controle não possua erros quando for executada. A utilização da metodologia foi exemplificada aplicado-a ao projeto de automação de dois casos práticos, onde o primeiro caso é utilizado para detalhar as etapas contidas na metodologia, já o segundo projeto prático possui uma especificação de funcionamento mais complexa, corroborando a utilização dos métodos formais para garantir a corretude lógica do processo. Buscando evidenciar a independência da metodologia frente à tecnologia utilizada para controlar tais processos, os algoritmos resultantes da execução da metodologia foram implementados em CLP e FPGA, sendo que a utilização de equipamentos de controle com características paralelas aponta uma tendência dos projetos de automação industrial. / The objective of this work is to present a proposed methodology for the development of industrial automation projects by aggregating the advantages of using formalisms for representing Discrete Event Systems with the need to implement algorithms considered in industrial control equipment. This methodology proposes a set of steps for the construction of the control algorithm, based on Interpreted Petri Net used to represent the plant to be controlled and the control logic. Through this method it is possible to control an industrial automation system ensuring that the control logic contains no errors when executed. The use of the methodology was exemplified by automating two study cases, where the former is used to detail the steps in the methodology, and the second presents a practical function with more complex specification, corroborating the use of formal methods to ensure the correctness of the process logic. In order to demonstrate the independence of the methodology regarding to the technology used to control such processes, algorithms resulting from the application of the methodology were implemented in PLC and FPGA, and the use of control equipment with parallel features shows a trend of industrial automation projects.

A abordagem modulacional fornece uma estrutura simplificada para descrever a interação não-linear de três ondas (tripleto) em regimes onde a freqüência dos portadores é muito maior do que a freqüência modulacional. No primeira parte deste trabalho investigamos a quebra da tradicional aproximação modulacional na interação de tripleto, que é precisa quando o acoplamento das três ondas é fraco. Examinamos os tipos de dinâmicas decorrentes quando o acoplamento se incrementa desde valores muito pequenos até valores grandes e detectamos uma transição abrupta para valores grandes onde as excursões de amplitude limitada do regime modulacional alcançam regiões muito maiores do espaço de fases. Na segunda parte, estudamos uma extensão multi modo da interação não-linear de três ondas e vemos que os limites da aproximação modulacional podem ser de fato muito restritivos. Para acoplamentos muito pequenos mostramos que todos os modos exibem modulações lentas na amplitude, porém a medida que incrementamos o acoplamento uma transição acontece e os modos mudam para um novo regime dinâmico onde nenhum deles pode mais ser visto como portadores harmônicos de alta freqüência lentamente modulados. As estimativas para o acoplamento crítico e para os tempos de relaxação foram obtidos baseados em uma análise apropriada do tripleto mais instável. / The modulational approach provides a simplified structure to describe the nonlinear interaction of three waves (triplet) in regimes where the carriers frequencies are much larger than the modulational frequency. In the first part of this work we investigate the breakdown of the traditional modulational approximation in the triplet interaction, which is accurate when the coupling between the three waves is weak. We examine the types of dynamics arising when the coupling is increased from very small values to larger values and we detect an abrupt transition for large values where the excursions of the limited amplitude of the modulational regime reach larger regions of the phase space. In the second part, we study a multimode extension of the non-linear interaction of three waves and we see that the limits of the modulational approximation can be indeed very restrictive. For very small couplings we show that all modes display slow amplitude modulations, but as we increase the coupling a transition happens and the modes change to a new dynamical regime where none of them can be seen as a slowly modulated high-frequency harmonic carrier. Estimates for the critical coupling and relax times have been obtained based on proper analysis of the most unstable triplet.