Este trabalho apresenta um modelo de otimização multiobjetivo para servir de apoio à tomada de decisão no planejamento conjunto e colaborativo de uma cadeia de suprimentos. O sistema é construído através da reunião de duas técnicas de modelagem − controle e otimização multiobjetivo. A dinâmica da cadeia de suprimentos é representada por equações à diferença que constituem as restrições do modelo de otimização multiobjetivo. Esse modelo é construído sob o critério da otimização da lucratividade total da cadeia. A função-critério é especificada considerando os custos de transporte como variáveis relevantes para as tomadas de decisão nos diferentes níveis da cadeia. O objetivo desse sistema de apoio à decisão é auxiliar os responsáveis pelas tomadas de decisão a planejarem as políticas de atuação, na direção dos objetivos estrategicamente estabelecidos, revelando informações importantes sobre o desempenho global da cadeia. Essas informações dizem respeito às trocas compensatórias, ao efeito chicote, à satisfação do consumidor final e ao nível de serviço da cadeia de suprimentos. A partir da construção de diferentes cenários, a modelagem proposta mostrou-se adequada para ser utilizada como sistema de apoio à decisão, em um processo de planejamento otimizado da cadeia de suprimentos. A participação colaborativa de todos os níveis da cadeia é pré-requisito indispensável para a aplicação prática desse sistema de modelagem.

Orientador: Adilson José Vieira Brandão. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Matemática Aplicada.

Este trabalho apresenta aspectos teóricos e práticos relevantes do desenvolvimento do Sistema de Navegação e Controle (SNC) a ser implementado em um Veículo Submarino Semi-Autônomo (VSSA), tipo não carenado e auto propelido, que está em desenvolvimento e construção na Escola Politécnica da USP, para a Petrobrás. Os três graus de liberdade horizontais são controlados para seguirem trajetórias pré-definidas, enviadas como sinais de referência para navegação por uma estação de apoio localizada na superfície, responsável pela guiagem do veículo. Os sinais de referência enviados são acústicos propagados pela água. A implementação física do SNC e o controle dos três graus de liberdade verticais não fazem parte do escopo deste trabalho. O SNC consiste em um controlador determinístico, um seguidor de trajetórias linear quadrático alimentado por um vetor de estados estimado assintoticamente. Por segurança, em caso de falha de algum sensor, e para filtrar ruídos nos sinais medidos, um estimador de estados de ordem plena é utilizado conjuntamente. Pela simplicidade de síntese e implementação, esta arquitetura de controle é considerada a melhor alternativa para capacitar o VSSA a executar os movimentos semi-autônomos desejados. As técnicas de controle utilizadas requerem a linearização do modelo matemático não-linear que descreve o comportamento dinâmico do veículo. O modelo é obtido de maneira simplificada. Os resultados são gerados por simulações com o modelo não-linear. / This work presents theoretical and practical aspects of the development of the Navigation and Control System (NCS) to be implemented into a Petrobras\' Semi-Autonomous Underwater Vehicle (SAUV), an open-frame and self-propelled type, which is being developed and built at Escola Politécnica of the University of São Paulo (EPUSP). The three horizontal Degrees-of-Freedom (DoF) are controlled so that they can follow a pre-defined trajectory sent as navigation reference signals to the NCS by a support ship, responsible for the guidance of the vehicle and placed on the ocean surface. Reference signals are sent as acoustic signals through the ocean water. The implementation and the control of the three vertical DoF are not in the scope of the present work. The NCS is based upon a deterministic controller, a Linear Quadratic (LQ) trajectory follower fed by an asymptotically estimated state vector, even though all the state variables are available by direct measurents. For safety, if some sensor fails, and for filtering noise on measured signals, a full-order state estimator is also designed. Since the LQ controller architecture is rather simple to design and implement, it was elected to control the SAUV manoeuvers. The control techniques require a linear model of the dynamics of the vehicle. Hence, a linearization procedure is applied to the system of nonlinear differential equations that describe the dynamic behavior of the SAUV. The results presented are provided by computer-aided simulations with the nonlinear model of the plant.

Nesta tese abordamos o problema do hedging de mínima variância de derivativos em mercados incompletos usando a teoria de controle ótimo estocástico com critério quadrático de otimização. Desenvolvemos um modelo geral de apreçamento e hedging de derivativos em mercados incompletos, a tempo discreto, que é capaz de acomodar qualquer tipo de payoff com característica européia que dependa de n ativos de risco. Nesse modelo, o mercado pode apresentar diferentes modos de operação, o que foi formalizado matematicamente por meio de uma cadeia de Markov. Também desenvolvemos um modelo geral de apreçamento e hedging de derivativos em mercados incompletos, a tempo discreto e espaço de estados contínuo, que é capaz de acomodar qualquer tipo de payoff com característica européia que dependa de um ativo de risco cujos retornos sejam representados por um processo de difusão com saltos. Desenvolvemos, ainda, expressões analíticas fechadas para o apreçamento e hedging de uma opção de compra européia vanilla em duas situações: (1) quando os retornos do ativo de risco são representados por um processo de difusão com saltos, e (2) quando os retornos do ativo de risco são representados por um processo de Wiener. Por fim, realizamos simulações numéricas para o controle (hedging) de uma opção de compra européia vanilla quando os retornos do ativo de risco são representados por um processo de Wiener, e comparamos os resultados obtidos com a estratégia de controle derivada do modelo de Black & Scholes. / In this thesis we approach the mean-variance hedging problem of derivatives in incomplete markets employing the theory of stochastic optimal control with quadratic optimization criteria. We developed a general derivatives pricing and hedging model in incomplete markets, in discrete time, capable of accommodating any type of European payoff contingent on n risky assets. In this model, the market may exhibit different operating modes, which were mathematically formalized by means of a Markov chain. We also developed a general derivatives pricing and hedging model in incomplete markets, in discrete time and continuous state space, capable of accommodating any type of European payoff contingent on one risky asset whose returns are described by a jump diffusion process. Even further, we developed closed-form analytical expressions for the pricing and hedging of a European vanilla call option in two situations: (1) when the risky asset returns are described by a jump diffusion process, and (2) when the risky asset returns are described by a Wiener process. Finally, we simulated the control (hedging) of a European vanilla call option when the risky asset returns are described by a Wiener process, and compared the results to those obtained with the control strategy derived from the Black & Scholes model.

Neste trabalho investiga-se a trajetória ascendente de veículos lançadores de satélites até uma órbita alvo pré-fixada. Esta trajetória consiste de fases tracionadas e balísticas. Os controles são determinados de maneira que a massa satelizável seja máxima. O modelo tridimensional inclui a rotação da atmosfera com a Terra, o arrasto do veículo, a limitação da sustentação e a variação da propulsão com a altitude. Este problema de otimização é formulado como um problema de valor de contorno em dois pontos (Two Point Boundary Value Problem - "TPBVP"), que surge da aplicação da teoria de controle ótimo. O problema foi resolvido pelo método indireto dos múltiplos tiros, utilizando-se o algoritmo numérico BNDSCO. Os resultados obtidos utilizando-se uma trajetória bidimensional foram comparados com dados obtidos na literatura através de métodos subótimos de busca direta. As massas satelizáveis alcançadas para várias altitudes foram sempre superiores às encontras na literaturta.

A pesquisa em energia eólica tem crescido substancialmente nos últimos anos, consideravelmente impulsionada pela busca por fontes de energia limpa e renovável. Devido ao grande crescimento na demanda por essas fontes de energia, e também pelo fato da energia eólica ser uma virtual candidata a ocupar lugar de destaque entre elas, a capacidade de geração de energia das turbinas eólicas atuais têm aumentado consideravelmente. E por consequência também o seu tamanho. Assim sendo, aprimoramentos nos métodos de projeto são cada vez mais necessários. Os projetos atuais necessitam, portanto levar em consideração os problemas relacionados com a não estacionariedade do escoamento que passa em torno da pá de uma turbina eólica. Tais efeitos precisam ser levados em conta, sob pena de uma superestimativa dos valores de potência de saída e rendimento aerodinâmico das turbinas. A esmagadora maioria dos procedimentos e pacotes computacionais atuais emprega modelos semiempíricos para representar a influência da esteira do rotor da turbina, sobre desempenho aerodinâmico de suas pás. Propõe-se um novo modelo matemático para representar essa influência. Para isso é empregada a Função de Deficiência de Sustentação (Lift Deficiency Function - LDF) atribuída a Loewy. O modelo físico de Loewy para definir essa função também é conhecido por Problema da Esteira Recorrente (Returning Wake Problem). O emprego de um modelo analítico reduz a dependência de ensaios experimentais para ajuste de parâmetros necessários para calibrar esses modelos semiempíricos. Além disso, a solução analítica é matematicamente mais elegante, computacionalmente viável e suficientemente rápida para fornecer uma função objetivo de otimização para o projeto aerodinâmico da pá da turbina eólica.

Este trabalho estuda o sistema de controle de um robô móvel, termo que designa veículos sem motorista humano e com capacidade de trafegar por rotas livremente escolhidas. As arquiteturas de controle utilizadas em robôs móveis são analisadas. A arquitetura adotada neste trabalho, de caráter funcional,é apresentada e discutida. O trabalho se concentra nos níveis mais simples de controle, relacionados ao controle de trajetória, cujo objetivo é garantir que o robô móvel percorra uma rota pré-definida. Um controlador de trajetória é proposto e projetado. O controlador resulta da aplicação da teoria de controle ótimo a um modelo de robô móvel em referencial fixo. Uma técnica recente de controle de robôs (técnica de atgs) é empregada para melhorar a robustez do controlador. O desempenho do controlador obtido com uso de atgs é comparado com o desempenho do controlador obtido inicialmente. Com o objetivo de validar esta proposta de controlador de trajetória, resultados fornecidos por simulações são discutidos. A análise do controlador foi respaldada com dados experimentais obtidos junto a um robô móvel, denominado Ariel, desenvolvido no laboratório de automação e sistemas (mecatrônica) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. / This work studies the Control System of a Mobile Robot, term which refers to vehicles without human driver and with ability to follow arbitrary routes. This work analyses the Control Architectures frequently employed in Mobile Robots. The Architecture here adopted is a functional one, which is presented and described. This work focuses on the simplest levels of Control, those which are mainly related to the Trajectory Control, and whose objective is to guarantee that the Mobile Robot follows a specified route. A Trajectory Controller is proposed and designed. The Controller is based on Optimal Control Theory. A recently developed technique for robot control (called ATGS techinique) is used in order to improve the Controller robustness. Simulation results are discussed in order to validate the proposed Controller. The Controller analysis is tested in a real Mobile Robot (named Ariel) currently developed at Laboratório de Automação e Sistemas (Mecatrônica) , at Escola Politécnica of Universidade de São Paulo.

Neste trabalho apresentamos uma nova classe de robos bipedes com pernas articuladas e um corpo central. O projeto de robo proposto faz uso de contrapesos em cada um de seus links, e apresenta propriedades que simplificam excepcionalmente as equações dinâmicas que regem seu movimento. Prova- mos que o sistema encontrado, sob certas hipóteses, é linearizavel por meio de uma realimentaçao não-linear de seus estados. Resolvemos o problema de otimização do tempo de percurso de uma trajetória predefinida para este robo, admitindo-se limitações em seus atuadores. Projetamos um sistema de controle inspirado no conceito de \"flatness\" a fim de rastrear esta política ótima de percurso da trajetória. Testamos a robustez deste sistema em simulações de alguns exemplos numéricos. / In this thesis we present a new class of biped robots with articulate legs and a torso. The proposed design is constructed by means of applying counter- balances to each link of the leg, and therefore it has some properties that simplifies dramatically the dynamics of the robot. We prove that the result- ing system, under certain assumptions, is exact linearizable by a nonlinear feedback. We describe the solution to the time-optimal tracking problem of a predefined trajectory for this robot, assuming that its actuators have torque limits. We designed a control system inspired on the concept of °flatness\"in order to track this reference optimal trajectory. We evaluated the robustness of such system during the simulations of some numerical examples.

Orientador: Rodney Carlos Bassanezi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Matemática, 2013

Este trabalho estuda o sistema de controle de um robô móvel, termo que designa veículos sem motorista humano e com capacidade de trafegar por rotas livremente escolhidas. As arquiteturas de controle utilizadas em robôs móveis são analisadas. A arquitetura adotada neste trabalho, de caráter funcional,é apresentada e discutida. O trabalho se concentra nos níveis mais simples de controle, relacionados ao controle de trajetória, cujo objetivo é garantir que o robô móvel percorra uma rota pré-definida. Um controlador de trajetória é proposto e projetado. O controlador resulta da aplicação da teoria de controle ótimo a um modelo de robô móvel em referencial fixo. Uma técnica recente de controle de robôs (técnica de atgs) é empregada para melhorar a robustez do controlador. O desempenho do controlador obtido com uso de atgs é comparado com o desempenho do controlador obtido inicialmente. Com o objetivo de validar esta proposta de controlador de trajetória, resultados fornecidos por simulações são discutidos. A análise do controlador foi respaldada com dados experimentais obtidos junto a um robô móvel, denominado Ariel, desenvolvido no laboratório de automação e sistemas (mecatrônica) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. / This work studies the Control System of a Mobile Robot, term which refers to vehicles without human driver and with ability to follow arbitrary routes. This work analyses the Control Architectures frequently employed in Mobile Robots. The Architecture here adopted is a functional one, which is presented and described. This work focuses on the simplest levels of Control, those which are mainly related to the Trajectory Control, and whose objective is to guarantee that the Mobile Robot follows a specified route. A Trajectory Controller is proposed and designed. The Controller is based on Optimal Control Theory. A recently developed technique for robot control (called ATGS techinique) is used in order to improve the Controller robustness. Simulation results are discussed in order to validate the proposed Controller. The Controller analysis is tested in a real Mobile Robot (named Ariel) currently developed at Laboratório de Automação e Sistemas (Mecatrônica) , at Escola Politécnica of Universidade de São Paulo.