[pt] Este trabalho apresenta uma abordagem inovadora para calcular autopares de operadores diferenciais (OD), utilizando programação genética (PG) e computação simbólica. Na literatura atual, o Método dos Elementos Finitos (MEF) e o Método das Diferenças Finitas (MDF) são os mais utilizados. Tais métodos usam discretização para converter o OD em uma matriz finita e, por isso, apresentam limitações como perda de acurácia e presença de soluções espúrias. Além disso, se o domínio do OD fosse alterado, os autopares precisariam ser calculados novamente, pois a representação matricial do operador depende dos parâmetros do problema. Nesse contexto, este trabalho propõe evoluir autofunções analiticamente usando PG, sem discretização do domínio. Com isso, é possível incorporar parâmetros, o que torna a solução obtida válida para uma classe de problemas. Este texto descreve o modelo para OD normais, aplicando conceitos de indivíduos multi-árvore e diferenciação simbólica. O modelo evolui auto-funções e, a partir delas, calcula os autovalores empregando a razão de Rayleigh. Experimentos baseados em aplicações da Física mostram que a técnica proposta é capaz de encontrar as autofunções analíticas com a acurácia igual ou melhor que as técnicas numéricas supracitadas. Finalmente, a técnica proposta é aplicada ao problema de propagação de ondas eletromagnéticas em poços de petróleo em ULF e UHF. As soluções analíticas são dadas em função do diâmetro e do percentual de incrustações no poço. Os resultados mostram que, para um conjunto suficientemente grande de valores distintos dos parâmetros, a técnica apresenta tempo de execução inferior às técnicas clássicas, mantendo a acurácia destas. / [en] This work presents an innovative approach to calculate the eigenpairs of linear differential operators (LDO), employing genetic programming (GP) and symbolic computation. In the current literature, the Finite Element Method (FEM) and the Finite Difference Method (FDM) are more commonly used. Such methods use discretization to convert the LDO to a finite matrix, therefore causing loss of accuracy and presence of spurious solutions. Additionally, if the domain of the LDO was changed, the eigenpairs would need to be recalculated, since the matrix representation of the LDO depends on the parameters of the problem. In this context, this work proposes to evolve eigenfunctions analytically using GP, without domain discretization. Hence, it is possible to incorporate the parameter, which makes a obtained solution valid for a class of problems. This text describes the model for normal LDO, applying concepts of multi-tree individuals and symbolic differentiation. The presented model evolves eigenfunctions and, then, calculates the eigenvalues using the Rayleigh quotient. Experiments based on Physics problems show that the proposed technique is able to find the analytical eigenfunctions with the same accuracy of the numerical techniques mentioned above. Finally, the proposed technique is applied to the problem of propagation of electromagnetic waves in oil wells in ULF and UHF. The analytical solutions are given as a function of the diameter and percentage of CaCO in the well. The results show that, for a sufficiently large set of distinct values of the parameters, the technique presents execution time inferior to the FEM, while maintaining its accuracy.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4685.pdf: 5011854 bytes, checksum: 20592729fa201c69f10672347d91c2a5 (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / Managing multiple systems such as machine tools, vehicles, aircraft, among others, demand a very intense flow of data between them and the system manager. Researches have been developed in the design and implementation of scalable architectures that meet these demands leading to interesting questions of performance. The objective of this work is to propose a low cost scalable architecture for embedded applications, using pools of personal computers for high performance storage, retrieval and processing of information. It is driven by strong demand for tracking and monitoring of machines and vehicles, covering concepts of mobile networks with satellites and GPRS technology together with the requirement of reliability and performance in the sending of information. Proposes the definition of a server structure, whose distribution is transparent to the application, which is responsible for the receipt of messages from embedded devices via radio frequency technology, decoding and integration of information in the database and subsequent recovery of these information s. Through simulation of different modeled strategies using queuing theory to determine the architecture and the use of predictive mathematical methods for estimating the future burden for the server application, it was possible to obtain a solution that satisfactorily met the assumptions of the research. Thus, it is concluded that it is possible to estimate trends peaks processing information for telemetry applications fleet. / O gerenciamento remoto de múltiplos sistemas tais como máquinas operatrizes, veículos, aviões, dentre outros, demanda um fluxo bastante intenso de dados entre eles e o sistema gerenciador. Pesquisas têm sido desenvolvidas na concepção e implementação de arquiteturas escaláveis que atendam essas demandas levando a questões interessantes de desempenho. O objetivo deste trabalho é propor uma arquitetura escalável de baixo custo para aplicações embarcadas, utilizando pools de computadores pessoais para obter alto desempenho no armazenamento, recuperação e tratamento da informação. É motivado pela grande demanda de rastreamento e monitoramento de máquinas e veículos, contemplando conceitos de redes móveis com tecnologia de satélites e GPRS, juntamente com o requisito de confiabilidade e desempenho no envio da informação. Propõe a definição de uma estrutura de servidor, cuja distribuição é transparente para a aplicação, à qual compete o recebimento das mensagens dos equipamentos embarcados através de tecnologia de radio frequência, decodificação e inserção das informações num banco de dados e posterior recuperação destas informações. Através da simulação de diferentes estratégias modeladas, utilizando a teoria das filas, para determinação da arquitetura e a utilização de métodos matemáticos preditivos para estimação da carga futura para a aplicação servidora, foi possível obter uma solução que atendeu satisfatoriamente às premissas da pesquisa. Dessa forma, conclui-se que é possível estimar tendências de picos de processamento de informação para aplicações de telemetria de frotas.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-05-19T17:30:41Z No. of bitstreams: 1 francielerezendedecastro.pdf: 2523026 bytes, checksum: 8193d983291bf26d154acc6d87190604 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-01T19:23:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 francielerezendedecastro.pdf: 2523026 bytes, checksum: 8193d983291bf26d154acc6d87190604 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-01T19:23:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 francielerezendedecastro.pdf: 2523026 bytes, checksum: 8193d983291bf26d154acc6d87190604 (MD5) Previous issue date: 2012-02-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O estabelecimento de um sistema representativo de Áreas Protegidas é parte das estratégias de conservação das baleias-jubarte (Megaptera novaeangliae Borowski, 1781). Este estudo teve como objetivo avaliar a representatividade das Áreas Prioritárias para a Conservação (APCs) e das Unidades de Conservação (UCs) considerando os movimentos desta espécie na costa brasileira. O uso destas Àreas por baleias-jubarte foi medido pela freqüência da ocorrência de posições registradas no interior das APCs e UCs. Dados de localização por telemetria satelital foram filtrados e modelados pelo Modelo de Estado e Espaço (State-Space Model) e sobrepostos aos polígonos representantes de cada APC e UC (banco de dados Ministério do Meio Ambiente - MMA e Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e Recursos Renováveis – IBAMA). As análises foram realizadas com o software R 2.11.1 e ArcGIS 9.3. De um total de 131 APCs registradas na, atualmente, conhecida área de distribuição da espécie na costa brasileira 53 Áreas Prioritárias para a Conservação foram usadas por baleias-jubarte. As frequências foram maiores dentro do que fora de APCs (p<0,001). E de 73 UCs registradas dentro da mesma área, 13 Unidades de Conservação foram usadas pela espécie e as freqüências foram menores dentro do que fora de UCs (p <0,001). Concluímos que as novas APCs identificadas, Áreas ainda não protegidas, são representativas considerando o movimento das baleias-jubarte. Já as Unidades de Conservação considerando a reduzida freqüência de ocorrência de baleias nestas Áreas já manejadas apresentam baixa representatividade. Estudos de telemetria por satélite mostram-se úteis para avaliar a representatividade das Áreas Prioritárias e Protegidas na conservação indireta de baleias-jubarte, contribuindo para estratégias de gestão da espécie em águas brasileiras. / The establishment of representative systems of Protected Area is part of conservation strategies of humpback whales (Megaptera novaeangliae Borowski, 1781) conservation. This study aimed to evaluate the use of the Priority Areas for Conservation (PACs) and Conservation Units (CUs) by humpback whale along the Brazilian coast. The use was measured by the frequency of positions registered inside the PACs and CUs. Locations data from satellite telemetry were filtered and modeled by State Space Model and overlapped on the PACs and CUs shapes (Ministério do Meio Ambiente - MMA and Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e Recursos Renováveis – IBAMA databases). The analyses were performed using the software R 2.11.1 and ArcGIS 9.3. From a total of 131 PACs, recorded in the currently known limit of distribution in the Brazilian coast, 53 Priority Areas for Conservation were used by humpback whales. The frequencies were higher inside the PACs than outside (p<0,001). And from 73 UCs recorded, 13 Conservation Units were used by humpback whales and the frequencies were lower inside the CU’s than outside (p<0,001). We concluded that the PACs identified, areas not yet protected, are representative considering the movement of humpback whales. However, CU’s are still poorly representative for humpback whales conservation considering the low frequency of occurrence of whales in these areas already managed. Satellite telemetry studies are useful to assess the representativeness of Priority and Protected Areas in the conservation of humpback whales indirectly, contributing to strategies for management of the species in Brazilian waters.

Orientadores: Paulo Augusto Valente Ferreira, Ely Carneiro de Paiva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:59:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_BrunoGuedes_M.pdf: 2340545 bytes, checksum: 440ff7a9aa46f5a39514e81423363750 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nos últimos anos tem-se observado um crescente interesse de empresas e instituições de pesquisa pelo desenvolvimento de veículos robóticos, dotados de diferentes níveis de capacidade de operação autônoma, objetivando a execução de diversas tarefas. Dentro deste contexto o CenPRA, Centro de Pesquisas Renato Archer, propôs o Projeto AURORA. O Projeto AURORA (Autonomous Unmanned Remote mOnitoring Robotic Airship) tem como seu principal objetivo o desenvolvimento de protótipos de veículos aéreos tele-operados, e a obtenção de veículos telemonitorados, através do desenvolvimento de sistemas com graus de autonomia crescentes. Para que se possam agregar níveis crescentes de autonomia ao veículo, é essencial incrementar seu sistema de controle e navegação de maneira gradativa. Por esse motivo o aprimoramento das estratégias de controle do sistema é essencial. Assim, é primordial possuir um modelo fidedigno do sistema físico em questão, pois somente dessa forma é possível elaborar leis de controle e testá-las imediatamente em simulação antes de partir para os ensaios práticos no veículo real. Além disso, um modelo adequado é essencial para a simulação do vôo do dirigível de forma a permitir a análise preliminar de seu comportamento diante de uma nova missão. O principal objetivo deste trabalho é a implementação e validação de metodologias para a identificação do modelo dinâmico longitudinal do dirigível. Foram abordadas três metodologias para a identificação do modelo dinâmico do dirigível: a identificação estacionária, que identifica os coeficientes aerodinâmicos do dirigível a partir de um vôo estacionário, a identificação dinâmica, que identifica esses coeficientes e a dinâmica linearizada do veículo a partir de um vôo com entradas de perturbação conhecidas e, finalmente, a identificação por meio de estratégias evolutivas, que procura otimizar alguns parâmetros do modelo dinâmico. As três metodologias foram testadas, validadas e comparadas através de ensaios de simulação, utilizando-se o simulador do dirigível AS800 do Projeto AURORA / Abstract: In recent years many research institutions and companies have been demonstrating a growing interest in the development of unmanned aerial vehicles with different autonomous operation levels in order to allow for the performance of many types of tasks. Within this context, CenPRA (Renato Archer Research Center) proposed the Project AURORA. Project AURORA (Autonomous Unmanned Remote Monitoring Robotic Airship) aims at the development of unmanned airships remotely operated with a view to the creation of an autonomous flight airship by the incorporation of increasing levels of autonomy. In order to increase the vehicle autonomy level, the development of a proportionally enhanced control and navigation systems is essential. It is extremely important to have a very accurate model of the physical airship system, given that this is the only way to design control laws for the vehicle and test them in simulation before performing actual flight tests. Moreover, an accurate model is essential to predict the vehicle behavior in simulation before any real flight demanding a new type of mission. The definition of identification methodologies for the AS800 airship system identification is the main scope of this work. Three methodologies were considered to allow the airship dynamic model identification: stationary identification, which identifies aerodynamic coefficients from stationary stabilized flight conditions; dynamic identification, which identifies these coefficients and the vehicle linear dynamics from the application of known inputs into the system; and, finally, through evolution strategies, which uses an evolutionary approach for the optimization of the aerodynamic coefficients of the dynamic model. All the methodologies were tested, validated and compared through simulation experiments by using the AS800 airship simulator of the Project AURORA / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

[pt] Os sistemas eletromagnéticos de telemetria através de formações geológicas têm sido cada vez mais estudados na última década devido às importantes aplicações de engenharia para a indústria de exploração de óleo e gás. Várias técnicas computacionais puramente numéricas têm sido utilizadas para modelar esses cenários. No entanto, elas exigem um tratamento ardiloso para às bruscas mudanças na condutividade elétrica presente nas formações geológicas. Além disso, o custo computacional necessário para o processo de discretização é muito grande, e as instabilidades em baixas frequências se tornam críticas para problemas em que largas escalas estão envolvidas. Esta pesquisa apresenta uma formulação semianalítica para analisar a propagação dos campos eletromagnéticos em um meio estratificado, dissipativo, e com anisotropia biaxial. A solução proposta emprega uma nova abordagem no domínio espectral onde uma integral baseada na transformada de Hankel é apresentada para modelar a propagação de ondas devido a fontes de corrente do tipo anel com simetria azimutal. O método proposto é empregado para a análise de cenários geofísicos análogos aos do Pré-Sal brasileiro, onde rochas carbonáticas de alta condutividade são predominantes. Além disso, o efeito das formações do pré e pós-sal nos campos eletromagnéticos e sua interação com o tubo metálico que reveste o poço de petróleo é então computado para ambientes isotrópicos e anisotrópicos. É apresentada uma série de resultados de validação que mostram que a técnica proposta é numericamente estável, robusta e computacionalmente eficiente para modelar vários problemas representativos de telemetria sem fio em poços de petróleo. / [en] Electromagnetic telemetry systems through complex geological formations have been increasingly investigated in the last decade due to important engineering applications for the oil and gas industry exploration. Many brute-force computational electromagnetic techniques have been used for modeling this scenario. However, they require a tricky treatment of the large conductivity contrasts present in the soil formations. Also, high-cost computational resources are required for the discretization process and the low-frequency instabilities become critical for such large-scale problems. This research presents a semi-analytic formulation for analyzing the electromagnetic field propagation in a biaxially anisotropic and lossy stratified media. The proposed solution employs a novel spectral domain approach where a Hankel-based integral transform is introduced for modeling wave propagation due to azimuthally symmetric current loop sources. The proposed method is employed for analyzing geophysical scenarios analogous to those of the Brazilian Pre-Salt, where high conductivity carbonate rocks are prevalent. Also, the effect of the pre and post-salt formations on the electromagnetic fields and its interaction with the metallic casing of an oil well is then computed for both isotropic and anisotropic environments. It is presented a series of validation results which show that the proposed technique is numerically stable, robust and computationally efficient for modeling several representative problems of wireless oil well telemetry.

[pt] Neste trabalho são analisadas junções entre guias coaxiais não homogêneos com perdas. A expansão modal dos campos eletromagnéticos em um guia coaxial com duas camadas radiais é detalhadamente deduzida, e posteriormente a formulação é generalizada para guias com multicamadas radiais. As constantes de propagação para guias com perdas são determinadas pelo método do winding number, garantindo que todos os autovalores possam ser encontrados. O método do casamento de modos é aplicado na análise e projeto de estruturas coaxiais. A formulação é aplicada na otimização de estruturas de acoplamento e cornetas radiantes com carregamento dielétrico não homogêneo. O preenchimento não homogêneo é empregado nas estruturas radiantes a fim de minimizar a perda de retorno, e principalmente controlar e melhorar o formato do diagrama de radiação para operação em banda larga. Adicionalmente, a formulação é utilizada para analisar a propagação eletromagnética em sistemas de telemetria sem fio para poços de petróleo. / [en] In this work, we analyzed junctions between coaxial waveguides heterogeneously filled with lossy dielectrics. The modal expansion of the electromagnetic fields in a coaxial waveguide with two radial layers is derived in detail, and afterward the formulation is generalized for a multilayer waveguide. The propagation constants for lossy waveguides are determined through the method of winding number, ensuring that all eigenvalues can be found. The mode matching technique is applied in the analysis and design of coaxial structures. The formulation is applied in the optimization of coupling structures and radiating horns with heterogeneous dielectric loading. The heterogeneous filling is used in radiating structures in order to reduce the return loss, and especially to control and improve the shape of the radiation pattern for broadband operation. Additionally, the formulation is used to analyze the electromagnetic propagation in wireless telemetry systems for oil wells.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:13:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leandro Fernandes Celestino.pdf: 1058585 bytes, checksum: 6108a51713f47912287f5185adf3ae6a (MD5) Previous issue date: 2013-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The neotropical streams have a rich and important ichthyofauna, nevertheless, in many of these streams there are culverts in his course from the construction of highways. These culverts have the potential to enable the free passage of fish and even restrict the movements, especially upstream. The aim of this study was to evaluate the movement of two Loricariidae species, Ancistrus sp. and Hypostomus acistroides, with the RFID system in a Neotropical stream with a culvert in his course. The passage performance of these species and the daily behavior of the movements on culverts were compared. The results indicated possible difficulty in accessing the culvert: Hypostomus ancistroides has apparently most successful upstream movements relative to Ancistrus sp., demonstrating that besides the low levels of transposition, the culvert can still be a selective barrier to movement. The two species showed greater nocturnal activity, nevertheless, their behaviors differ between periods: the highest activity to Ancistrus sp. occurred dawn (0:00 to 5:59) and to Hypostomus ancistroides the movements were more intense at night (18:00 to 23:59) indicating possible temporal segregation of behavior. / Os riachos neotropicais apresentam uma rica e importante ictiofauna, no entanto, em muitos destes riachos encontram-se bueiros em seu curso, provenientes da construção de estradas de rodagem. Esses bueiros possuem o potencial de permitir a livre passagem dos peixes como também podem restringir os movimentos, principalmente ascendentes. O objetivo deste estudo foi avaliar a movimentação de duas espécies de loricariídeos, Ancistrus sp. e Hypostomus acistroides com o sistema RFID, em um riacho Neotropical com um bueiro em seu curso. O desempenho na passagem destas espécies pelo bueiro e o comportamento diário de movimentos foram comparados. Os resultados indicam possíveis dificuldades de acesso ao bueiro: Hypostomus ancistroides aparentemente possui maior sucesso de movimentações ascendentes em relação à Ancistrus sp., demonstrando que além dos baixos índices de transposição, o bueiro ainda possa ser uma barreira seletiva a movimentação. As duas espécies apresentaram maior atividade noturna, no entanto, seus comportamentos diferiram entre os períodos: para Ancistrus sp. a maior atividade ocorreu de madrugada (00:00-05:59) e para Hypostomus ancistroides os movimentos foram mais intensos a noite (18:00-23:59), o que indica possível segregação temporal de comportamento.