O projeto de estruturas e máquinas deve considerar as restrições impostas pelas condições de contorno. Tais condições podem ser de natureza dinâmica, limitando assim as faixas de frequência às quais a estrutura ou máquina pode operar. Dentre as diferentes ferramentas disponíveis para trabalhar com restrições dinâmicas, a otimização de forma se mostra como uma interessante alternativa para afastar as frequências naturais das faixas problemáticas. Um modelo de elementos finitos de malha de 4x5 elementos é correlacionado com os resultados de uma análise modal experimental, e a otimização é realizada utilizando-se o software Nastran. Após usinar a placa com a espessura otimizada, boa concordância é atingida entre os resultados experimentais e os previstos numericamente. Apesar dos bons resultados, obter a placa com 4x5 elementos, cada qual com sua espessura, foi difícil por conta das dimensões envolvidas. É mais apropriado fabricar uma superfície contínua na placa com uma geometria conhecida. Para isso, modelos com malhas mais finas são necessários no procedimento de otimização, e tal quantidade de variáveis nem sempre converge a uma solução. De fato, um modelo com 48x60 elementos para a placa estudada não convergiu a uma solução para as mesmas frequências desejadas. A contribuição principal deste trabalho é mostrar que uma interpolação (linear ou cúbica) dos resultados de uma otimização de forma de malha grossa leva à solução do problema de otimização de uma malha mais refinada. Em outras palavras, é possível obter uma geometria de superfície contínua que otimiza frequências naturais em placas a partir de modelos de elementos finitos de malha mais grossa, sendo assim desnecessários modelos de malhas muito refinadas e altos custos computacionais. / The design of structures and machines must consider the restrictions imposed by the boundary conditions. Such conditions can be of dynamic nature, thus limiting the frequency ranges that the structure/machine can operate. Among the different design tools available for dealing with dynamics restrictions, shape optimization is an interesting way of deviating natural frequencies from problematic ranges. In this work, one presents the shape optimization of a cantilever plate aiming at desired natural frequencies. A 4x5 elements grid finite element model is correlated to results from experimental modal analysis, and the optimization is done with help of Nastran software. After machining the plate with optimized thickness, good agreement is achieved between experimental and numerically predicted results. Despite successful results, machining the plate in 4x5 discrete elements with individual (stepped) thickness showed to be cumbersome. It is more appropriated to machine a smooth surface on the plate with known geometry. For that, finer grid element models are necessary in the optimization procedure, and such amount of design variables not always converge to a solution. In fact, a model with 48x60 elements for the plate in study did not converge to a solution for the same target frequencies. The main contribution of this work is showing that an interpolation (linear or cubic) of the coarser grid shape optimization results leads to the solution of a finer grid optimization problem. In other words, it is possible to obtain the smooth surface geometry that optimizes natural frequencies in plates from coarser grid finite element models, thus not requiring fine grid models and high computational costs.

A fertilização da cana-de-açúcar com nitrogênio (N), embora intensamente estudada, ainda representa desafio aos produtores e pesquisadores, principalmente devido à alta variabilidade de resposta dessa cultura ao N aplicado. Visando melhorar a eficiência das adubações, a aplicação de fertilizantes em doses variáveis é indispensável. Nesse contexto, sensores que mensuram a refletância do dossel apresentam-se como alternativa interessante. Bons resultados com essa tecnologia vêm sendo observado para as culturas de trigo e milho. Entretanto, apesar da efetividade desses sensores em identificar alguns parâmetros da canade- açúcar, ainda há várias incógnitas quanto a seu uso, principalmente em relação à forma de converter as leituras desse equipamento em uma dose de N a ser aplicada nos canaviais. Desse modo, o objetivo principal dessa tese foi definir uma metodologia capaz de direcionar a aplicação de N em taxas variáveis em cana-de-açúcar a partir de informações obtidas com um sensor de dossel. Para tanto, foi necessário: 1) estabelecer qual o índice de vegetação mais indicado para ser usado em cana, dentre aqueles possíveis de se obter com o sensor de dossel utilizado, e quais os parâmetros da cultura que influenciam nas leituras com o sensor; 2) avaliar a eficácia desse equipamento em identificar a resposta da cultura ao N e a sua relação com a produtividade de colmos; e 3) avaliar se alguma metodologia de recomendação de N estabelecida para outras culturas é viável para direcionar a aplicação de N em cana-de-açúcar. Foram conduzidos experimentos em de parcelas e em forma de faixas da cultura, com aplicação de diferentes doses de N. Todos os experimentos, além de algumas áreas comerciais, foram avaliados com o sensor Crop Circle, modelo ACS-430 (Holland Scientific, Lincoln, NE, EUA), quando a cultura apresentava altura de plantas entre 0,4 e 0,6 m. A canade- açúcar apresentou resposta variável ao N aplicado. Dentre os diferentes índices de vegetação, calculados com as refletâncias mensuradas pelo sensor, os que utilizam a banda situada na região espectral do red edge apresentaram os melhores resultados. O acúmulo de biomassa da parte aérea foi o que mais influenciou as leituras com o sensor de dossel. Devido a isso, o sensor também se mostrou eficiente em estimar a produtividade da cana-de-açúcar. A variabilidade intrínseca de cada área, causada por danos à soqueira e outros fatores limitantes ao desenvolvimento da cana, impede o uso das estratégias de aplicação apontadas na literatura. Contudo, por meio da capacidade do sensor em estimar a produtividade, foi proposto um algoritmo agronômico de fertilização nitrogenada. Essa metodologia direciona maior quantidade de N em regiões com maior vigor da cultura, assumindo que, nessa situação, as plantas apresentam maior probabilidade de absorverem N proveniente do fertilizante. / Sugarcane nitrogen fertilization (N), even being extensively studied, is still a challenge to producers and researchers, mainly due to the high N response variability showed by this crop. For this reason, variable-rate N application is essential. Sensors that measure the crop canopy reflectance are an interesting alternative. Good results with this technology have been found for wheat and corn. However, despite the suitability of these sensors in identifying some sugarcane parameters, there are still many gaps to be answered, especially related to how convert the sensor readings in an N rate to be applied in the fields. Thus, the main objective of this thesis was to develop a method to guide the variable-rate N application in sugarcane, based on canopy sensor readings. To achieve this goal, it was necessary the following studies: 1) establish which is the most appropriate vegetation index to be used in sugarcane fields, among those possible to be obtained from the canopy sensor used, as well as which crop aspects can influence the readings; 2) evaluate the effectiveness of this equipment to identify the crop N response and its relationship with the sugarcane stalk yield; and 3) test some methodologies available in the literature in order to guide the sugarcane N fertilization. Plot and strips experiments with N rates were performed. All the experiments and some producing fields were evaluated, when the crop stem height was between 0.4 and 0.6 m, with the Crop Circle sensor, model ACS-430 (Holland Scientific, Lincoln, NE, USA). The sugarcane showed variable response to the N applied. Among the different vegetation indices calculated from the reflectance obtained by the sensor, the red edge vegetation indices showed the best results. The aboveground biomass was the crop parameter that highest interfered in the canopy sensor readings, indicating that the sensor was effective in estimating the sugarcane yield either. The intrinsic variability of each field, caused by ratoon damage and other limiting factors, prevents the implementation of some strategies pointed out in the literature. However, due to canopy sensor ability for yield estimation, it was proposed an algorithm to guide higher N rates in areas with greater crop vigor, assuming that in this situation is more promising to the plants absorbing N from the fertilizers.

Simuladores de tráfego são ferramentas importantes para planejamento e operação do tráfego, pois permitem avaliar cenários de maneira segura e com baixo custo. Porém, a configuração original desses programas é ajustada para replicar as condições do tráfego observado no país de origem do simulador. Em rodovias, o modelo de desempenho de caminhões tem grande influência no comportamento da corrente de tráfego. No Vissim, todavia, esse modelo simula veículos com melhor desempenho, se comparados aos caminhões brasileiros. Apresenta-se neste trabalho a calibração das funções de aceleração para caminhões do Vissim, utilizando a diferença entre perfis de velocidade simulados e reais como medidas de ajuste. Os perfis de velocidade foram criados a partir de dados de GPS para caminhões que trafegaram ao longo de uma rodovia de pista dupla em relevo ondulado, sob baixo fluxo de tráfego. O ruído na velocidade presente nesses dados foi atenuado por meio de um filtro gaussiano. Determinou-se então o perfil longitudinal da rodovia através dos pontos coletados pelo GPS, de modo a ser possível comparar as velocidades reais e simuladas em pontos preestabelecidos ao longo do trecho. A calibração foi automatizada por meio de um algoritmo genético. Todas as replicações da calibração resultaram em configurações para as funções de aceleração capazes de gerar perfis de velocidade simulados mais próximos dos reais se comparadas à configuração original do simulador. Por fim, um estudo de caso foi usado para demonstrar a necessidade de recalibração do simulador, através da avaliação do impacto causado pela calibração do simulador nos equivalentes veiculares obtidos com dados simulados. / Traffic simulators are important tools for traffic planning and operation, as they can be used to perform safe, low-cost scenario evaluation. However, these software\'s default configuration is adjusted to replicate the traffic conditions found in the simulators\' country of origin. The truck performance model heavily impacts traffic behavior in simulations of freeway segments. The default values for Vissim\'s performance model are adjusted for trucks with lower mass/power ratios than typical Brazillian trucks. The objective of the research reported here was to recalibrate Vissim\'s truck acceleration functions using the difference between real and simulated truck speed profiles as goodness-of-fit measures. The speed profiles were created using GPS data obtained from trucks travelling over a four-lane freeway situated on rolling terrain, under low traffic flow. Speed noise was removed from GPS data using a Gaussian filter. The longitudinal profile of the freeway was determined using GPS data, to allow for the comparison of observed and simulated speeds at fixed points along the segment. The calibration procedure was automated and based on a genetic algorithm. Every calibration run provided a configuration for the acceleration functions that reduced the difference between simulated and real speed profiles, if compared to the simulator\'s default configuration. The effects of the truck performance model recalibration were demonstrated by means of a case study focusing on the estimation of passenger-car equivalents for Brazilian trucks travelling on freeways.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2014-01-13T19:54:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_RoteamentoMulticamadaBaseado.pdf: 3768147 bytes, checksum: 94a2ae401264e821c6a84e2a9779dedc (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2014-01-16T15:01:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_RoteamentoMulticamadaBaseado.pdf: 3768147 bytes, checksum: 94a2ae401264e821c6a84e2a9779dedc (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-16T15:01:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_RoteamentoMulticamadaBaseado.pdf: 3768147 bytes, checksum: 94a2ae401264e821c6a84e2a9779dedc (MD5) Previous issue date: 2012-02 / A pesquisa apresentada nesta dissertação descreve a elaboração de um protocolo de roteamento para aplicações de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) em cidade inteligentes com forte restrição de energia e alta densidade de nodos. Através do estudo dos principais objetivos da comunicação de dados e do levantamento do estado-da-arte sobre os protocolos de roteamento e tecnologias para RSSF, a proposta contempla requisitos como: vazão de dados, confiabilidade de entrega e eficiência energética. A pesquisa apresenta em detalhes o protocolo AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector), bem como sua relevância no contexto de RSSF devido a sua popularidade entre as plataformas de dispositivos comercializados. Além disso, são apresentados protocolos derivados do AODV, e a ausência de uma proposta robusta capaz de contemplar os requisitos levantados. O protocolo REL (Routing by Energy and Link Quality) é o resultado da pesquisa levantada e a proposta de solução para roteamento plano sob demanda baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para prover um roteamento escalável, capaz de realizar balanceamento de carga e prolongar o tempo de vida da rede. O protocolo REL foi avaliado através de simulação e tesbed, a fim de garantir validação da proposta em ambiente real de escala reduzida e simulado de alta densidade. Os resultados mostraram que o protocolo REL apresenta considerável melhoria de entrega de dados através da escolha de enlaces confiáveis de transmissão e menos suscetíveis a erro, além de moderado consumo de energia capaz de prolongar o tempo de vida da rede, evitando a saturação prematura de nodos. / Multilayer routing based on energy efficiency and link quality for wireless sensor networks This Thesis describes the development of a new routing protocol for Wireless Sensor Networks (WSN) for energy restriction and scenarios with high density of nodes. Through the study of the main goals of data communication and the state of the art on the routing protocols and technologies for WSN, this proposal has the following requirements throughput, reliability on data delivery and energy-efficiency. The study presents in detail the AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector) protocol and its relevance in the context of WSN, due to the fact of its popularity among the devices. Additionally, it is presented the proposed extensions for AODV and their main drawbacks to provide the required goals. The REL (Routing by Link Energy and Quality) protocol is the result of this research and the proposed solution for on-demand routing protocol for plan architecture based on energy-efficiency and link quality, in order to provide scalability, load balancing and prolong the network lifetime. The REL protocol was evaluated by using simulation and tesbed experiments in order to show its impact and benefits in real and simulated scenarios. The results presents that REL increases the data delivery rate due to the use of reliable links with less probability of error. Additionally, it uses energy issues to select routes, which avoid the fast saturation of nodes and increase the network lifetime.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2012-04-18T18:39:14Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_AlgoritmoGeneticoRetroviral.pdf: 1324609 bytes, checksum: 8b0c69640d1bb134e91a97c15589b73b (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos(edisangela@ufpa.br) on 2012-04-18T18:40:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_AlgoritmoGeneticoRetroviral.pdf: 1324609 bytes, checksum: 8b0c69640d1bb134e91a97c15589b73b (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-18T18:40:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_AlgoritmoGeneticoRetroviral.pdf: 1324609 bytes, checksum: 8b0c69640d1bb134e91a97c15589b73b (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de uma metaheurística híbrida baseada no ciclo de vida viral, mais especificamente dos Retrovírus, que fazem parte do grupo dos seres que evoluem mais rápido na natureza. Este algoritmo é denominado Algoritmo Genético Retroviral Iterativo (AGRI) e para embasamento computacional são utilizados conceitos de Algoritmo Genético (AG) e biológico características de replicação e evolução retroviral, o que proporciona uma grande diversidade genética o que aumenta a probabilidade para encontrar a solução, fato este confirmado através de melhores resultados obtidos pelo AGRI em relação ao AG. / This work presents the development of a hybrid meta-heuristic based on the viral life cycle, specifically from Retroviruses, which are part of nature’s swiftest forms. This algorithm is called Retroviral Iterative Genetic Algorithm (RIGA) and uses as computational basement Genetic Algorithm (GA) and biological basement retroviral replication characteristics, which provides a great diversity increasing the probability to find the solution, what is confirmed by better results obtained by AGRI than AG.

[pt] O objetivo do presente trabalho é desenvolver uma técnica para a modelagem de sistemas, capaz de se adaptar a uma larga classe de problemas. Como aspecto inovador esta a forma como é orientada a modelagem do sinal, feita segundo a análise dos espaços dos sinais de entrada e saída, destes analises são feitas partições iterativamente em tais espaços até atingir o erro de modelagem desejado. A técnica proposta aqui foi desenvolvida usando redes neurais RBF e modelos Neuro- fuzzy, ajudando-se mutuamente com o objetivo de gerar uma estimativa mais próxima do ideal, esta ajuda mutua é feita pela combinação lineal dos autovetores e autovalores, de forma tal, a gerar novos autovetores e autovalores mais próximos dos ideais. Um objetivo extra, associado ao processo de identificação de sistemas, é a incorporação de facilidades de identificação nas relações entrada-saída por meio de técnicas de decomposição espectral. Desta forma, por um lado pretende- se reduzir o tempo de treinamento e análise para a identificação, eliminando testes a priori julgados desnecessários. Por outro lado, esta técnica sinalaria caminhos para soluções mais viáveis ao processo. / [en] The objective of the present work is to develop one technique for the modeling of systems, capable of if adapting to a wide classroom of problems. As innovative aspect this the form as the modeling of the signal, made is guided according to analysis of the spaces of the entrance signals and exit, of these you analyze are made partitions iteratively in such spaces until reaching the desired error of modeling. The technique proposal was developed here using neural nets RBF and Neuro-fuzzy models, helping itself with the objective to generate a estimate next to the ideal, this aid lends is made by the lineal combination of the autovetores and autovalores, form such, to generate new autovetores and autovalores next to the ideals. An extra objective, associated to the process of identification of systems, is the incorporation of easinesses of identification in the relations enter-exit by means of techniques of spectral decomposition. Of this form, on the other hand it is intended to reduce the time of training and analysis for the identification, being eliminated tests a priori unnecessary judgeships. On the other hand, this technique would sinalaria ways for more viable solutions to the process.

Orientador: Macelo Zanchetta do Nascimento. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2009.

Orientadora: Lina Paola Garces Negrete / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2013

Orientadora: Profa. Dra. Aline de Oliveira Neves Panazio / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2014. / Redes de sensores sem o (WSN - Wireless Sensor Networks) têm sido usadas na observação de fenômenos, identicação de sistemas, equalização de canais, além de aplicações nas mais diversas áreas. Considerando o caso de redes homogêneas com protocolo ponto a ponto, nas quais os sensores são capazes de processar suas informações e se comunicar com sensores vizinhos, diversos algoritmos adaptativos vêm sendo aplicados no processamento dos dados medidos. Estes algoritmos podem ser supervisionados ou não supervisionados. Buscando estimar parâmetros comuns através de um processamento distribuído, a topologia da rede passa a ser uma característica importante e precisa ser levada em conta nos algoritmos utilizados. Tais algoritmos operam em modo de difusão, considerando a troca de informações entre sensores vizinhos na atualização dos coecientes dos ltros adaptativos de cada sensor. O mapeamento da topologia da rede é feito de forma matricial através das chamadas matrizes de combinação. Neste trabalho, estudamos o impacto da escolha da matriz de combinação no desempenho dos algoritmos supervisionados. No caso de algoritmos não supervisionados, como a única proposta encontrada na literatura considerava um caso bastante restrito em que o algoritmo só poderia ser aplicado a uma rede com topologia em anel e comunicação unidirecional entre os nós, propomos um novo algoritmo capaz de operar em modo de difusão em qualquer topologia, baseado no clássico critério do módulo constante. O algoritmo proposto é simulado em diversas situações, sempre apresentando vantagens em relação a uma rede sem cooperação entre os nós. / Wireless sensor networks (WSN) have been used in the observation of several phenomena, system identication, channel equalization, and others. Considering the case of homogeneous networks with point to point protocol, in which the sensors are able to process their information and communicate with neighbors, various adaptive algorithms have been applied in the processing of measured data. These algorithms can be supervised or unsupervised. Seeking to estimate common parameters across a distributed processing, network topology becomes an important feature and must be taken into account in the algorithms used. Such algorithms operate in diusion mode, that is, considering the exchange of information between sensors to update the coecients of the adaptive lters. Thenetwork topology is mapped through the use of a matrix, denoted combination matrix. In this work, we study the impact of the choice of the combination matrix on the performance of supervised algorithms. In the case of blind methods, the only technique found in the literature was applied to the specic case of a network with ring topology and unidirectional communication between nodes. Thus, we propose a new algorithm capable of operating in diusion mode on any topology, based on the classical constant modulus criterion. The proposed algorithm is simulated in several scenarios, always presenting advantages over a network without cooperation between nodes.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:04:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Juliana Pereira Louzada Valory.pdf: 1583275 bytes, checksum: 9fbc8655c37e7f434862c0ae4fdd5f91 (MD5) Previous issue date: 2013-06-03 / The disposal of raw sewages into water bodies courses a major environmental problem. Design building and operation of wastewater treatment plants have been the most usual control effort for this problem. The selection of wastewater treatment plants become more complex when analyzed from view of watershed multiple discharges of different loads into water bodies with different self-purification capabilities. In this context, new tools and methodologies have been developed to provide adequate support to the decision-making process for selecting wastewater treatment plants systems. This work aims to combine water quality model and optimization technique -Genetics Algorithms - as an alternative methodology for the selection wastewater treatment systems. Three different optimization models were combined in order to minimize the sum of efficiencies of treatment within a watershed, maintain equity between different discharges and comply with environmental constraints. The mathematical water quality model and the Genetic Algorithm were combined in the MATLAB software computational environment. An exhaustive search algorithm was implemented to evaluate the efficiencies estimated using the Genetic Algorithm. The results indicate that the lowest sum of efficiencies was obtained from the optimization model that considerate rivers self-purification. The use of genetic algorithm made possible to estimate organic matter removal efficiencies very close to those estimated by the Exhaustive Search algorithm in a computer processing time substantially smaller / A disposição final de efluentes domésticos brutos em corpos d água representa um dos principais problemas de degradação ambiental, constituindo a implantação de estações de tratamento de esgotos a mais usual medida de controle. O processo de seleção de uma estação de tratamento de esgoto é complexo quando observado do ponto de vista de uma bacia hidrográfica, com múltiplos lançamentos, de diferentes cargas, em corpos d água com diferentes capacidades de assimilação. Neste contexto, novas metodologias e ferramentas têm sido desenvolvidas para oferecer adequado suporte ao processo decisório associado à seleção de sistemas que dão forma às estações de tratamento de esgotos. O presente trabalho tem por objetivo combinar um modelo de qualidade de água e uma Técnica de otimização - o Algoritmo Genético - como alternativa metodológica para o processo de seleção de sistemas de tratamento de esgotos. Foram desenvolvidos três diferentes modelos de otimização que buscaram minimizar o somatório de eficiências de tratamento no âmbito de uma bacia hidrográfica, manter a equidade entre os diferentes lançamentos e atender às restrições de ordem ambiental. O modelo matemático de qualidade de água e o Algoritmo Genético foram combinados no ambiente computacional do software MatLab. Algoritmo de busca exaustiva foi implementado com o objetivo de avaliar as eficiências estimadas com auxílio do Algoritmo Genético. Os resultados indicaram que o menor somatório de eficiências foi obtido a partir do modelo de otimização que permitia explorar a capacidade de autodepuração dos rios. O emprego do Algoritmo Genético permitiu estimar eficiências de remoção de matéria orgânica muito próximas daquelas estimadas pelo algoritmo de Busca Exaustiva em tempo de processamento substancialmente menor