In passive RFID systems, how to reduce the collision among tags is an important issue at the medium access control layer. The Framed Slotted ALOHA and its variations are well-known anti-collision algorithms for RFID systems. However, when the Framed Slotted ALOHA is used, the system efficiency and the average time delay deteriorate rapidly when the total number of tags increases. On the other hand, the total number of slots in a frame can¡¦t be infinity. In this thesis, we first compare existing anti-collision protocols and then propose a novel algorithm based on the Enhanced Dynamic Framed Slotted ALOHA (EDFSA) and the Progressing Scanning (PS) algorithm. The proposed algorithm is called Dynamic Grouping (DG). The DG algorithm partitions the RFID tags according to the distances from tags to the reader in order to avoid using too many slots in a frame. Inparticular, the DG algorithm estimates the spatial distribution of tags based on previous scanning results and then adjusts the partition accordingly. Unlike PS algorithm, the DG algorithm is applicable when the RFID tags are uniformly distributed or normally distributed.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3512497 bytes, checksum: 22606000aee179c4fa5e12daeebccb2c (MD5) Previous issue date: 2014-02-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The development of algorithms oriented to robotic systems, in simulation environments, supports the identification and prediction of many problems before their tests in real environments. However, there is still not a process to ensure that an algorithm evaluated in a simulation platform will similarly work when migrated to real robots. The interference of several factors, such as engine and sensors properties, as well as the lack of a methodology that supports the interaction simulation/reality is considered as one of the main problems in this transition, so that there is a large conceptual development gap between real and simulated environments. This work aims to contribute with the formalization of a conceptual model to assist in the transition process, in which it is possible to highlight the peculiarities that require further attention from developers.. For that end, as a case study, it was developed an anti-collision algorithm, which involves several characteristics of a robotic system. Its implementation was carried out in both Unity3D simulator and real robots developed in the Arduino platform. The results were obtained and compared by a quantitative analysis of graphs using MATLAB. All necessary changes were classified and evaluated, raising up an initial idea of the transition model, which formalizes the main particulars of the project / O desenvolvimento de algoritmos voltados para sistemas robóticos, em ambientes de simulação, auxilia na identificação e antecipação de muitos problemas antes mesmo de serem testados em ambientes reais. Porém, nada garante que um algoritmo avaliado em uma plataforma de simulação funcione quando migrado para robôs reais. A interferência de diversos fatores, como propriedades dos motores e sensores, bem como a falta de uma metodologia necessária para interação simulação/realidade, se caracteriza como um dos principais problemas desta transição, de modo que, existe um grande gap conceitual entre o desenvolvimento para ambientes reais e simulados. Este trabalho tem o objetivo de contribuir com a formalização de um modelo conceitual que auxilie no processo de transição, no qual é possível destacar as peculiaridades que carecem de uma maior atenção por parte dos desenvolvedores. Para isso, como estudo de casos, foi desenvolvido um algoritmo de anticolisão, que engloba diversas características de um sistema robótico, sendo realizada sua implementação tanto no simulador Unity3D, quanto em robôs reais desenvolvidos na plataforma Arduino. Os resultados foram obtidos e comparados através de uma análise quantitativa de gráficos originados pelo MATLAB. Todas as alterações necessárias foram classificadas e avaliadas, de forma que possamos ter uma ideia do modelo de transição inicial, o qual formalize as principais particularidades do projeto

Diversas aplicações industriais relevantes envolvem os processos de adsorção, citando como exemplos a purificação de produtos, separação de substâncias, controle de poluição e umidade entre outros. O interesse crescente pelos processos de purificação de biomoléculas deve-se principalmente ao desenvolvimento da biotecnologia e à demanda das indústrias farmacêutica e química por produtos com alto grau de pureza. O leito móvel simulado (LMS) é um processo cromatográfico contínuo que tem sido aplicado para simular o movimento do leito de adsorvente, de forma contracorrente ao movimento do líquido, através da troca periódica das posições das correntes de entrada e saída, sendo operado de forma contínua, sem prejuízo da pureza das correntes de saída. Esta consiste no extrato, rico no componente mais fortemente adsorvido, e no rafinado, rico no componente mais fracamente adsorvido, sendo o processo particularmente adequado a separações binárias. O objetivo desta tese é estudar e avaliar diferentes abordagens utilizando métodos estocásticos de otimização para o problema inverso dos fenômenos envolvidos no processo de separação em LMS. Foram utilizados modelos discretos com diferentes abordagens de transferência de massa, com a vantagem da utilização de um grande número de pratos teóricos em uma coluna de comprimento moderado, neste processo a separação cresce à medida que os solutos fluem através do leito, isto é, ao maior número de vezes que as moléculas interagem entre a fase móvel e a fase estacionária alcançando assim o equilíbrio. A modelagem e a simulação verificadas nestas abordagens permitiram a avaliação e a identificação das principais características de uma unidade de separação do LMS. A aplicação em estudo refere-se à simulação de processos de separação do Baclofen e da Cetamina. Estes compostos foram escolhidos por estarem bem caracterizados na literatura, estando disponíveis em estudos de cinética e de equilíbrio de adsorção nos resultados experimentais. De posse de resultados experimentais avaliou-se o comportamento do problema direto e inverso de uma unidade de separação LMS visando comparar os resultados obtidos com os experimentais, sempre se baseando em critérios de eficiência de separação entre as fases móvel e estacionária. Os métodos estudados foram o GA (Genetic Algorithm) e o PCA (Particle Collision Algorithm) e também foi feita uma hibridização entre o GA e o PCA. Como resultado desta tese analisouse e comparou-se os métodos de otimização em diferentes aspectos relacionados com o mecanismo cinético de transferência de massa por adsorção e dessorção entre as fases sólidas do adsorvente. / Several important industrial applications involving adsorption processes, citing as an example the product purification, separation of substances, pollution control and moisture among others. The growing interest in processes of purification of biomolecules is mainly due to the development of biotechnology and the demand of pharmaceutical and chemical products with high purity. The simulated moving bed (SMB) chromatography is a continuous process that has been applied to simulate the movement of the adsorbent bed, in a countercurrent to the movement of liquid through the periodic exchange of the positions of input and output currents, being operated so continuous, notwithstanding the purity of the outlet streams. This is the extract, rich in the more strongly adsorbed component, and the raffinate, rich in the more weakly adsorbed component, the method being particularly suited to binary separations. The aim of this thesis is to study and evaluate different approaches using stochastic optimization methods for the inverse problem of the phenomena involved in the separation process in LMS. We used discrete models with different approaches to mass transfer. With the benefit of using a large number of theoretical plates in a column of moderate length, in this process the separation increases as the solute flowing through the bed, i.e. as many times as molecules interact between the mobile phase and stationary phase thus achieving the equilibrium. The modeling and simulation verified in these approaches allowed the assessment and identification of the main characteristics of a separation unit LMS. The application under consideration refers to the simulation of the separation of Ketamine and Baclofen. These compounds were chosen because they are well characterized in the literature and are available in kinetic studies and equilibrium adsorption on experimental results. With the results of experiments evaluated the behavior of the direct and inverse problem of a separation unit LMS in order to compare these results, always based on the criteria of separation efficiency between the mobile and stationary phases. The methods studied were the GA (Genetic Algorithm) and PCA (Particle Collision Algorithm) and we also made a hybridization between the GA and PCA. This thesis, we analyzed and compared the optimization methods in different aspects of the kinetic mechanism for mass transfer between the adsorption and desorption of the adsorbent solid phases.

Diversas aplicações industriais relevantes envolvem os processos de adsorção, citando como exemplos a purificação de produtos, separação de substâncias, controle de poluição e umidade entre outros. O interesse crescente pelos processos de purificação de biomoléculas deve-se principalmente ao desenvolvimento da biotecnologia e à demanda das indústrias farmacêutica e química por produtos com alto grau de pureza. O leito móvel simulado (LMS) é um processo cromatográfico contínuo que tem sido aplicado para simular o movimento do leito de adsorvente, de forma contracorrente ao movimento do líquido, através da troca periódica das posições das correntes de entrada e saída, sendo operado de forma contínua, sem prejuízo da pureza das correntes de saída. Esta consiste no extrato, rico no componente mais fortemente adsorvido, e no rafinado, rico no componente mais fracamente adsorvido, sendo o processo particularmente adequado a separações binárias. O objetivo desta tese é estudar e avaliar diferentes abordagens utilizando métodos estocásticos de otimização para o problema inverso dos fenômenos envolvidos no processo de separação em LMS. Foram utilizados modelos discretos com diferentes abordagens de transferência de massa, com a vantagem da utilização de um grande número de pratos teóricos em uma coluna de comprimento moderado, neste processo a separação cresce à medida que os solutos fluem através do leito, isto é, ao maior número de vezes que as moléculas interagem entre a fase móvel e a fase estacionária alcançando assim o equilíbrio. A modelagem e a simulação verificadas nestas abordagens permitiram a avaliação e a identificação das principais características de uma unidade de separação do LMS. A aplicação em estudo refere-se à simulação de processos de separação do Baclofen e da Cetamina. Estes compostos foram escolhidos por estarem bem caracterizados na literatura, estando disponíveis em estudos de cinética e de equilíbrio de adsorção nos resultados experimentais. De posse de resultados experimentais avaliou-se o comportamento do problema direto e inverso de uma unidade de separação LMS visando comparar os resultados obtidos com os experimentais, sempre se baseando em critérios de eficiência de separação entre as fases móvel e estacionária. Os métodos estudados foram o GA (Genetic Algorithm) e o PCA (Particle Collision Algorithm) e também foi feita uma hibridização entre o GA e o PCA. Como resultado desta tese analisouse e comparou-se os métodos de otimização em diferentes aspectos relacionados com o mecanismo cinético de transferência de massa por adsorção e dessorção entre as fases sólidas do adsorvente. / Several important industrial applications involving adsorption processes, citing as an example the product purification, separation of substances, pollution control and moisture among others. The growing interest in processes of purification of biomolecules is mainly due to the development of biotechnology and the demand of pharmaceutical and chemical products with high purity. The simulated moving bed (SMB) chromatography is a continuous process that has been applied to simulate the movement of the adsorbent bed, in a countercurrent to the movement of liquid through the periodic exchange of the positions of input and output currents, being operated so continuous, notwithstanding the purity of the outlet streams. This is the extract, rich in the more strongly adsorbed component, and the raffinate, rich in the more weakly adsorbed component, the method being particularly suited to binary separations. The aim of this thesis is to study and evaluate different approaches using stochastic optimization methods for the inverse problem of the phenomena involved in the separation process in LMS. We used discrete models with different approaches to mass transfer. With the benefit of using a large number of theoretical plates in a column of moderate length, in this process the separation increases as the solute flowing through the bed, i.e. as many times as molecules interact between the mobile phase and stationary phase thus achieving the equilibrium. The modeling and simulation verified in these approaches allowed the assessment and identification of the main characteristics of a separation unit LMS. The application under consideration refers to the simulation of the separation of Ketamine and Baclofen. These compounds were chosen because they are well characterized in the literature and are available in kinetic studies and equilibrium adsorption on experimental results. With the results of experiments evaluated the behavior of the direct and inverse problem of a separation unit LMS in order to compare these results, always based on the criteria of separation efficiency between the mobile and stationary phases. The methods studied were the GA (Genetic Algorithm) and PCA (Particle Collision Algorithm) and we also made a hybridization between the GA and PCA. This thesis, we analyzed and compared the optimization methods in different aspects of the kinetic mechanism for mass transfer between the adsorption and desorption of the adsorbent solid phases.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um Estudo para a solução numérica do modelo de difusão com retenção, proposta por Bevilacqua et al. (2011), é apresentado, bem como uma formulação implícita para o problema inverso para a estimativa dos parâmetros envolvidos na formulação matemática do modelo. Através de um estudo minucioso da análise de sensibilidade e do cálculo do coeficiente de correlação de Pearson, são identificadas as chances de se obter sucesso na solução do problema inverso através do método determinístico de Levenberg-Marquardt e dos métodos estocásticos Algoritmo de Colisão de Partículas (Particle Collision Algorithm - PCA) e Evolução Diferencial (Differential Evolution - DE). São apresentados os resultados obtidos através destes três métodos de otimização para três casos de conjunto de parâmetros. Foi observada uma forte correlação entre dois destes três parâmetros, o que dificultou a estimativa simultânea dos mesmos. Porém, foi obtido sucesso nas estimativas individuais de cada parâmetro. Foram obtidos bons resultados para os fatores que multiplicam os termos diferenciais da equação que modela o fenômeno de difusão com retenção. / A Study for the numerical solution of the diffusion model with retention, proposed by Bevilacqua et al.(2011), using the finite difference method is presented, as well as an implicit formulation for the inverse problem to estimate the parameters involved in the formulation of the mathematical model. Through of a thorougth study of sensitivity analysis and calculating the Pearson correlation coefficient, are identified the chances of success in solving the inverse problem using the deterministic method of Levenberg-Marquardt and stochastic methods Particle Collision Algorithm - PCA and Differential Evolution - DE. Presents the results obtained from these three methods of optimization for three cases of parameter set. We observed a strong correlation between two of these three parameters, making it difficult to estimate simultaneously the same. However, success was obtained in the individual estimates for each parameter. Good results were obtained for the factors that increase the terms of the differential equation that models the phenomenon of diffusion with retention.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um Estudo para a solução numérica do modelo de difusão com retenção, proposta por Bevilacqua et al. (2011), é apresentado, bem como uma formulação implícita para o problema inverso para a estimativa dos parâmetros envolvidos na formulação matemática do modelo. Através de um estudo minucioso da análise de sensibilidade e do cálculo do coeficiente de correlação de Pearson, são identificadas as chances de se obter sucesso na solução do problema inverso através do método determinístico de Levenberg-Marquardt e dos métodos estocásticos Algoritmo de Colisão de Partículas (Particle Collision Algorithm - PCA) e Evolução Diferencial (Differential Evolution - DE). São apresentados os resultados obtidos através destes três métodos de otimização para três casos de conjunto de parâmetros. Foi observada uma forte correlação entre dois destes três parâmetros, o que dificultou a estimativa simultânea dos mesmos. Porém, foi obtido sucesso nas estimativas individuais de cada parâmetro. Foram obtidos bons resultados para os fatores que multiplicam os termos diferenciais da equação que modela o fenômeno de difusão com retenção. / A Study for the numerical solution of the diffusion model with retention, proposed by Bevilacqua et al.(2011), using the finite difference method is presented, as well as an implicit formulation for the inverse problem to estimate the parameters involved in the formulation of the mathematical model. Through of a thorougth study of sensitivity analysis and calculating the Pearson correlation coefficient, are identified the chances of success in solving the inverse problem using the deterministic method of Levenberg-Marquardt and stochastic methods Particle Collision Algorithm - PCA and Differential Evolution - DE. Presents the results obtained from these three methods of optimization for three cases of parameter set. We observed a strong correlation between two of these three parameters, making it difficult to estimate simultaneously the same. However, success was obtained in the individual estimates for each parameter. Good results were obtained for the factors that increase the terms of the differential equation that models the phenomenon of diffusion with retention.