Bioreactors are used to carry out bioprocesses and are commonly used in e.g. biogas production and wastewater treatment. Two common hydraulic models of bioreactors are the continuous stirred tank reactor (CSTR) and the plug-flow reactor (PFR). In this paper, a differential equation system that describes the substrate, biomass and inert biomass in the bioreactors is presented. It is used in a steady-state analysis and design of CSTRs in series. Monod kinetics were used to describe the specific growth rate and the decay of biomass was included. Using the derived systems of differential equations, two optimization problems were formulated and solved for both CSTRs in series and for a CSTR+PFR. The first optimization problem was to minimize the effluent substrate level given a total volume, and the second was to minimize the total volume needed to obtain a certain substrate conversion. Results show that the system of differential equations presented can be used to find optimal volume distributions that solves the optimization problems. The optimal volume for N CSTRs in series decreases as N increases, converging towards a configuration of a CSTR followed by a PFR. Analyzing how the decay rate affects the results showed that when the total volume was kept constant, increasing the decay rate caused less difference between the configurations. When the total volume was minimized, increasing the decay rate caused the configurations to diverge from each other. The presented model can be used to optimally divide reactors into smaller zones and thereby increasing the substrate conversion, something that could be of interest in e.g. existing wastewater treatment plants with restricted space. A fairly accurate approximation to the optimal design of N CSTRs in series is to use the optimal volume for the CSTR in the configuration with a CSTR+PFR and equally distribute the remaining volumes. / Bioreaktorer används för att utföra olika biologiska processer och används vanligen inom biogasproduktion eller för rening av avloppsvatten. Två vanliga hydrauliska modeller som används vid modellering av bioreaktorer är helomblandad bioreaktor (på engelska continuous stirred tank reactor, CSTR) eller pluggflödesreaktor (på engelska plug-flow reactor, PFR). I den här rapporten presenteras ett system av differentialekvationer som används för att beskriva koncentrationerna av substrat, biomassa och inert biomassa i både CSTR och PFR. Ekvationssystemet används för analys och design av en serie CSTRs vid steady-state. Tillväxten av biomassa beskrivs av Monod-kinetik. Avdödning av biomassa är inkluderat i studien. Från ekvationssystemet formulerades två optimeringsproblem som löstes för N CSTRs i serie och för CSTR+PFR. Det första optimerinsproblemet var att minimera substrathalten i utflödet givet en total volym. I det andra minimerades den totala volymen som krävs för att nå en viss substrathalt i utflödet. Resultaten visade att ekvationssystemet kan användas för att hitta den optimala volymsfördelningen som löser optimeringsproblemen. Den optimala volymen för N CSTRs i serie minskade när antalet CSTRs ökade. När N ökade konvergerade resultaten mot de för en CSTR sammankopplad med en PFR. En analys av hur avdödningshastigheten påverkade resultaten visade att en ökad avdödningshastighet gav mindre skillnad mellan de två olika konfigurationerna när den totala volymen hölls konstant. När den totala volymen istället minimerades ledde en ökad avdödningshastighet till att de två konfigurationerna divergerade från varandra. Modellen som presenteras i studien kan användas för att fördela en total reaktorvolym i mindre zoner på ett optimalt sätt och på så vis öka substratomvandlingen, något som kan vara av intresse i exempelvis befintliga avloppsreningsverk där utrymmet är begränsat. En relativt bra approximation till den optimala designen av N CSTRs i serie är att optimera volymerna för en CSTR+PFR, använda volymen för CSTR som första volym i konfigurationen med N CSTR i serie, och sedan fördela den kvarvarande volymen lika mellan de övriga zonerna.

O desenvolvimento de sistemas de conversão de energia baseados na tecnologia de células a combustível tem demandado estudos de confiabilidade, uma vez que requisitos de durabilidade e custo passaram a ser fundamentais para a inserção desta tecnologia no mercado de energia. Neste trabalho foi proposta uma metodologia de análise de confiabilidade de células a combustível de membrana polimérica condutora de prótons (células a combustível do tipo PEM), tendo em vista a qualificação destes itens como protótipos de unidades comerciais. A metodologia proposta incluiu uma avaliação inicial qualitativa das possíveis falhas em células a combustível do tipo PEM, realizada pela aplicação de uma Análise de Modos de Falha e Efeitos, técnica conhecida pela sigla FMEA. Além disso, foi elaborado um plano de testes de vida para as unidades produzidas no IPEN CNEN/SP e foi efetuada a análise dos resultados usando-se métodos estatísticos para dados de confiabilidade. Assim, a parte experimental consistiu em produzir as células a combustível no laboratório e submetê-las aos testes de vida, nos quais foram simuladas condições reais de operação. Os dados amostrais foram analisados estatisticamente, gerando resultados importantes em relação às medidas de desempenho e durabilidade dos dispositivos em estudo. Por meio de uma análise não paramétrica, foi gerada uma estimativa da função de confiabilidade das células a combustível usando-se o estimador de Kaplan- Meier. Pela modelagem paramétrica, foi possível ajustar uma distribuição exponencial para o tempo de vida destes dispositivos, gerando uma estimativa de vida média de 1.094,58 horas, com intervalo de 95% de confiança de [533,03 horas; 2.836,13 horas]. Com relação ao desempenho, foi aplicada uma regressão linear simples aos dados de potencial elétrico ao longo do tempo, gerando um valor aproximado para a taxa de queda do potencial elétrico de 80 μV h-1. Cabe ressaltar que, a metodologia proposta neste estudo deverá ser integrada ao processo de desenvolvimento das células a combustível, para permitir o acompanhamento da melhoria de sua confiabilidade. / The development of power conversion systems based on fuel cells has been demanding reliability studies since the requirements associated to cost and durability of these products have become fundamental to their acceptance in the energy market. The reliability analysis proposed in this work aimed to qualify the proton exchange membrane (PEM) fuel cells produced at IPEN CNEN/SP as prototypes of commercial units. The methodology included an initial assessment of failures of the PEM fuel cells, which was carried out by the application of a Failure Mode and Effect Analysis (FMEA). Furthermore, the methodology involved the planning of life tests and the quantitative assessment based on statistical methods for reliability data. Thus, the experimental part of this work consisted of producing the fuel cells in the laboratory, and testing them under stable and dynamic operating conditions. The main results of the quantitative analysis were the estimates of the reliability function and mean time to failure of the PEM fuel cells. These estimates were obtained by means of two different approaches, a non parametric and a parametric one. In the non parametric analysis, the Kaplan-Meier estimator was used for the reliability function. Based on the parametric analysis, an exponential distribution was fit to data and the mean time to failure of the PEM fuel cells was estimated in 1.094,58 hours, with a 95% confidence interval of [533,03 hours; 2.836,13 hours]. Concerning the PEM fuel cells performance, a linear regression analysis of the observed data (voltage vs. time) was carried out and an approximate estimate for the voltage decay rate was calculated in 80 μV h-1. Finally, the methodology proposed in this work may be integrated into the development project of the PEM fuel cells so as to allow researchers to carry out a reliability growth analysis and monitor the improvements in these products.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a decomposição de diferentes quantidades iniciais de palhada de cana-de-açúcar depositadas sobre o solo, sob diferentes práticas de manejo e determinar o acúmulo de carbono orgânico total (COT) neste solo ao longo de três cortes da cana. Para tanto, foram instalados três ensaios em lavoura de cana-de-açúcar no município de Piracicaba. No experimento 1 foram depositadas na entrelinha da cultura, sobre o solo, diferentes quantidades de palhada (3,5; 7; 14 e 21 Mg ha-1) e mais dois tratamentos na dose de 14 Mg ha-1 ora incorporada ao solo e ora irrigada com vinhaça. A perda de matéria seca e a composição da palhada remanescente foi avaliada em seis momentos ao longo de um ano. No experimento 2, utilizando-se os mesmos tratamentos do experimento anterior, foram instalados lisímetros de tensão para coleta da solução do solo e determinação do carbono orgânico dissolvido (COD) em 0,20 e 0,50 m de profundidade. Para determinação do COT em função das diferentes doses de palhada depositadas sobre o mesmo ao longo de 3 cortes da cana-de-açúcar, instalou-se o Experimento 3. Para que fosse detectada a entrada de carbono (C) em função do aporte destas doses de palhada ao longo dos 3 anos, o solo original da entrelinha da cana-de-açúcar foi substituído por um solo de uma área adjacente de mesma classe, que não era cultivado com cana-de-açúcar ha pelo menos 25 anos, por isso com baixo delta 13C (?13C). Esta técnica isotópica foi utilizada para determinar e quantificar a origem das entradas do C no solo ao longo dos anos em que foram aplicados os tratamentos. Os resultados deste trabalho sugerem que após um ano da deposição da palhada no campo a decomposição de 65% das maiores doses de palhada (14 e 21 Mg ha-1), chegam a ser de 24 a 39% superiores às menores doses (7 e 3,5 Mg ha-1 respectivamente). A dose 14 Mg ha-1 quando incorporada acelera ainda mais este processo, resultando numa decomposição final de 86%. Já a irrigação com vinhaça não favoreceu este processo. Em relação à composição da palhada remanescente, os tratamentos 14 Mg ha-1 incorporado e 21 Mg ha-1 resultaram no aumento mais expressivo do índice lignocelulósico. O monitoramento do COD a 0,5 m de profundidade durante 120 dias na estação chuvosa detectou a presença de C somente nos 45 dias iniciais da decomposição da palhada. O percentual de COD disponibilizado pela palhada foi inversamente proporcional a taxa de decomposição. O acompanhamento do acúmulo de C no solo ao longo de 3 anos de aporte de diferentes quantidades de palhada da cana-de-açúcar, mostrou um aumento significativo de 80% e 97% nas concentrações de COT nos 2,5 cm superficiais do solo onde as doses de 14 e 21 Mg ha-1 de palhada, haviam sido aplicadas, respectivamente / The objective of this research was to evaluate the decomposition of different initial quantities of sugarcane trash placed onto the soil under different management practices and determine the total organic carbon (TOC) accumulation in this soil over three years sugarcane cycle. Therefore, three experiments were installed in sugarcane area at Piracicaba. In experiment 1, different amounts of sugarcane trash (3.5, 7; 14 and 21 Mg ha-1) were placed between the rows, above the soil. Two additional treatments were installed with 14 Mg ha-1 dose: or incorporated into the soil or irrigated with vinasse. The dry matter losses and the composition of remaining sugarcane trash were evaluated six times over a year. In experiment 2, using the same previous treatments, lysimeters were installed to collect soil solution and to determine dissolved organic carbon (DOC) at 0.20 and 0.50 m depth. Experiment 3 was settled to determine the Carbon (C) derived from the different doses of deposited sugarcane trash. The C input derived from the straw doses after three years was detected replacing the original soil at sugarcane inter-row by a soil from an adjacent area not cultivated with sugarcane for at least 25 years, presenting a low delta 13C (?13C). This isotope technique was used to determine and quantify the origin of soil C input, after the treatments applied over the years. Results of this study suggest that one year after the deposition of the trash on soil, the higher doses (14 and 21 Mg ha-1) lost about 65% dry matter, a rate up to 24-39% higher than the lower doses (7 and 3.5 Mg ha-1 respectively). The 14 Mg ha-1 dose, when incorporated, accelerated this process, resulting in a total breakdown of 86%. However, vinasse irrigation did not favored this process. Regarding the composition of the remaining trash, the treatments of 14 Mg ha-1 incorporated to soil and the 21 Mg ha-1 resulted in the most significant increase in lignocellulosic index. The DOC monitoring at 0.5 m depth over 120 days in the rainy season detected the presence of C only during the initial 45 days of straw decomposition. The percentage of DOC available from sugarcane trash was inversely proportional to the decomposition rate. Carbon accumulation in the soil over 3 years, related to different amounts of sugarcane trash, showed a significant increase of 80% to 97% in TOC concentrations in the upper 2.5cm soil layer where the doses of 14 and 21 Mg ha-1 of trash were applied, respectively

High precision measurements of a weak interaction decay were conducted to search for possible variation of the decay rate parameter caused by an antineutrino flux. The experiment searched for variation of the ⁵⁴Mn electron capture decay rate parameter to a level of precision of 1 part in ∼10⁵ by comparing the difference between the decay rate in the presence of an antineutrino flux ∼3×10¹² cm^-2sec^-1 and no flux measurements. The experiment is located 6.5 meters from the reactor core of the High Flux Isotope Reactor (HFIR) in Oak Ridge National Laboratory. A measurement to this level of precision requires a detailed understanding of both systematic and statistical errors. Otherwise, systematic errors in the measurement may mimic fundamental interactions. <div><br></div><div>The gamma spectrum has been collected from the electron capture decay of ⁵⁴Mn. What differs in this experiment compared to previous experiments are, (1) a strong, uniform, highly controlled, and repeatable source of antineutrino flux, using a reactor, nearly 50 times higher than the solar neutrino flux on the Earth, (2) the variation of the antineutrino flux from HFIR is 600 times higher than the variation in the solar neutrino flux on the Earth, (3) the extensive use of neutron and gamma-ray shielding around the detectors, (4) a controlled environment for the detector including a fixed temperature, a nitrogen atmosphere, and stable power supplies, (5) the use of precision High Purity Germanium (HPGe) detectors and finally, (6) accurate time stamping of all experimental runs. By using accurate detector energy calibrations, electronic dead time corrections, background corrections, and pile-up corrections, the measured variation in the ⁵⁴Mn decay rate parameter is found to be δλ/λ=(0.034±1.38)×10^-5. This measurement in the presence of the HFIR flux is equivalent to a cross-section of σ=(0.097±1.24)×10^-25cm². These results are consistent with no measurable decay rate parameter variation due to an antineutrino flux, yielding a 68% confidence level upper limit sensitivity in δλ/λ <= 1.43×10^-5 or σ<=1.34×10^-25cm² in cross-section. The cross-section upper limit obtained in this null or no observable effect experiment is ∼10⁴ times more sensitive than past experiments reporting positive results in ⁵⁴Mn.</div>

In this thesis Langevin approach is applied to analyze the nuclear dissipative dynamics in fission and fusion reactions. In these investigations, the nuclear elongation coordinate and the corresponding momentum are chosen as collective variables. By considering changes in these variables the decay rate of fission and the formation probability of fusion for heavy ion reactions are calculated. These calculations are performed using simulation techniques and the results thus obtained are compared with the corresponding results of analytic solutions.

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Celso Pascoli Bottura / Resumo: Em alguns problemas práticos, por exemplo, no controle de vibrações de sistemas mecânicos utilizando acelerômetros como sensores, é mais fácil obter a da derivada do vetor de estado do que o vetor de estado. Esta dissertação mostra que plantas lineares e invariantes no tempo descritas pelas matrizes {A,B,C,D}, cuja saída é a derivada do vetor de estado, são não observáveis e não estabilizáveis com realimentação da saída, quando det(A)=0. A impossibilidade de rejeição de distúrbios constantes, somados à entrada da planta quando det(A) 6= 0, realimentando-se a saída com controladores estáticos, foi também demonstrada. Adicionalmente, são propostas novas técnicas de controle para uma classe de sistemas não lineares com incertezas variantes no tempo. Condições na forma de desigualdades matriciais lineares, em inglês Linear Matrix Inequalities (LMIs), para o projeto de sistemas de controle empregando realimentação derivativa estática da derivada do vetor de estado, que ao mesmo tempo estabiliza a planta e maximiza o limite de incerteza do termo não linear, são estabelecidas com base em funções quadráticas de Lyapunov. Posteriormente estendem-se as condições de estabilidade robusta para sistemas não lineares com incertezas variantes no tempo e incertezas politópicas, que podem também representar falhas estruturais. O projeto do controlador é realizado através de condições baseadas em LMIs que, quando factíveis, podem ser resolvidas facilmente utilizando técnicas de programação convexa. Essa metodologia permite a inclusão de restrições de desempenho no projeto, como por exemplo, na taxa de decaimento e na norma de ganho dos controladores, de modo a atender às restrições do projeto. São apresentadas análises e resultados considerando o sinal de controle nulo e empregando realimentação derivativa estática do vetor de estado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In some practical problems, for instance in the control of mechanical systems using accelerometers as sensors, it is easier to obtain the state-derivative vectors than the state vectors. This dissertation shows that (i) linear time-invariant plants given by the state-space model matrices {A,B,C,D} with output equal to the state-derivative vector are not observable and can not be stabilizable by using an output feedback if det(A) = 0 and (ii) the rejection of a constant disturbance added to the input of the aforementioned plants, considering det(A) 6= 0, and a static output feedback controller is not possible. The proposed results can be useful in the analysis and design of control systems with state-derivative feedback. Additionally, a new procedure for the control of a class of nonlinear systems with time-varying uncertainties using static statederivative feedback is proposed. Conditions based on Linear Matrix Inequalities (LMIs) for the design of robust controllers using state-derivative feedback, which simultaneously stabilizes the system and maximizes the uncertainty bound of the nonlinear term are proposed. Robust stability conditions for nonlinear systems with uncertainties and time-varying polytopic uncertainties, known as structural failures, are also presented. The controller design are based on LMIs which, when feasible, can be easily solved using convex programming techniques. This methodology allows the inclusion of performance constraints on the design, such as the decay rate and gain bounds in order to meet the design requirements. The dissertation considered cases where the control signal is equal to zero and with a state-derivative feedback. The elaboration of the theory for systems with n nonlinearities is illustrated through examples covering a single nonlinearity, with and without two polytopic uncertainties (and structural failures), and two nonlinearities... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-28Bitstream added on 2014-06-13T18:49:28Z : No. of bitstreams: 1 moreira_mr_me_ilha.pdf: 1357345 bytes, checksum: 0cd0261b936a9aacf1f408322f1ec3be (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Em alguns problemas práticos, por exemplo, no controle de vibrações de sistemas mecânicos utilizando acelerômetros como sensores, é mais fácil obter a da derivada do vetor de estado do que o vetor de estado. Esta dissertação mostra que plantas lineares e invariantes no tempo descritas pelas matrizes {A,B,C,D}, cuja saída é a derivada do vetor de estado, são não observáveis e não estabilizáveis com realimentação da saída, quando det(A)=0. A impossibilidade de rejeição de distúrbios constantes, somados à entrada da planta quando det(A) 6= 0, realimentando-se a saída com controladores estáticos, foi também demonstrada. Adicionalmente, são propostas novas técnicas de controle para uma classe de sistemas não lineares com incertezas variantes no tempo. Condições na forma de desigualdades matriciais lineares, em inglês Linear Matrix Inequalities (LMIs), para o projeto de sistemas de controle empregando realimentação derivativa estática da derivada do vetor de estado, que ao mesmo tempo estabiliza a planta e maximiza o limite de incerteza do termo não linear, são estabelecidas com base em funções quadráticas de Lyapunov. Posteriormente estendem-se as condições de estabilidade robusta para sistemas não lineares com incertezas variantes no tempo e incertezas politópicas, que podem também representar falhas estruturais. O projeto do controlador é realizado através de condições baseadas em LMIs que, quando factíveis, podem ser resolvidas facilmente utilizando técnicas de programação convexa. Essa metodologia permite a inclusão de restrições de desempenho no projeto, como por exemplo, na taxa de decaimento e na norma de ganho dos controladores, de modo a atender às restrições do projeto. São apresentadas análises e resultados considerando o sinal de controle nulo e empregando realimentação derivativa estática do vetor de estado... / In some practical problems, for instance in the control of mechanical systems using accelerometers as sensors, it is easier to obtain the state-derivative vectors than the state vectors. This dissertation shows that (i) linear time-invariant plants given by the state-space model matrices {A,B,C,D} with output equal to the state-derivative vector are not observable and can not be stabilizable by using an output feedback if det(A) = 0 and (ii) the rejection of a constant disturbance added to the input of the aforementioned plants, considering det(A) 6= 0, and a static output feedback controller is not possible. The proposed results can be useful in the analysis and design of control systems with state-derivative feedback. Additionally, a new procedure for the control of a class of nonlinear systems with time-varying uncertainties using static statederivative feedback is proposed. Conditions based on Linear Matrix Inequalities (LMIs) for the design of robust controllers using state-derivative feedback, which simultaneously stabilizes the system and maximizes the uncertainty bound of the nonlinear term are proposed. Robust stability conditions for nonlinear systems with uncertainties and time-varying polytopic uncertainties, known as structural failures, are also presented. The controller design are based on LMIs which, when feasible, can be easily solved using convex programming techniques. This methodology allows the inclusion of performance constraints on the design, such as the decay rate and gain bounds in order to meet the design requirements. The dissertation considered cases where the control signal is equal to zero and with a state-derivative feedback. The elaboration of the theory for systems with n nonlinearities is illustrated through examples covering a single nonlinearity, with and without two polytopic uncertainties (and structural failures), and two nonlinearities... (Complete abstract click electronic access below)

O desenvolvimento de sistemas de conversão de energia baseados na tecnologia de células a combustível tem demandado estudos de confiabilidade, uma vez que requisitos de durabilidade e custo passaram a ser fundamentais para a inserção desta tecnologia no mercado de energia. Neste trabalho foi proposta uma metodologia de análise de confiabilidade de células a combustível de membrana polimérica condutora de prótons (células a combustível do tipo PEM), tendo em vista a qualificação destes itens como protótipos de unidades comerciais. A metodologia proposta incluiu uma avaliação inicial qualitativa das possíveis falhas em células a combustível do tipo PEM, realizada pela aplicação de uma Análise de Modos de Falha e Efeitos, técnica conhecida pela sigla FMEA. Além disso, foi elaborado um plano de testes de vida para as unidades produzidas no IPEN CNEN/SP e foi efetuada a análise dos resultados usando-se métodos estatísticos para dados de confiabilidade. Assim, a parte experimental consistiu em produzir as células a combustível no laboratório e submetê-las aos testes de vida, nos quais foram simuladas condições reais de operação. Os dados amostrais foram analisados estatisticamente, gerando resultados importantes em relação às medidas de desempenho e durabilidade dos dispositivos em estudo. Por meio de uma análise não paramétrica, foi gerada uma estimativa da função de confiabilidade das células a combustível usando-se o estimador de Kaplan- Meier. Pela modelagem paramétrica, foi possível ajustar uma distribuição exponencial para o tempo de vida destes dispositivos, gerando uma estimativa de vida média de 1.094,58 horas, com intervalo de 95% de confiança de [533,03 horas; 2.836,13 horas]. Com relação ao desempenho, foi aplicada uma regressão linear simples aos dados de potencial elétrico ao longo do tempo, gerando um valor aproximado para a taxa de queda do potencial elétrico de 80 &mu;V h-1. Cabe ressaltar que, a metodologia proposta neste estudo deverá ser integrada ao processo de desenvolvimento das células a combustível, para permitir o acompanhamento da melhoria de sua confiabilidade. / The development of power conversion systems based on fuel cells has been demanding reliability studies since the requirements associated to cost and durability of these products have become fundamental to their acceptance in the energy market. The reliability analysis proposed in this work aimed to qualify the proton exchange membrane (PEM) fuel cells produced at IPEN CNEN/SP as prototypes of commercial units. The methodology included an initial assessment of failures of the PEM fuel cells, which was carried out by the application of a Failure Mode and Effect Analysis (FMEA). Furthermore, the methodology involved the planning of life tests and the quantitative assessment based on statistical methods for reliability data. Thus, the experimental part of this work consisted of producing the fuel cells in the laboratory, and testing them under stable and dynamic operating conditions. The main results of the quantitative analysis were the estimates of the reliability function and mean time to failure of the PEM fuel cells. These estimates were obtained by means of two different approaches, a non parametric and a parametric one. In the non parametric analysis, the Kaplan-Meier estimator was used for the reliability function. Based on the parametric analysis, an exponential distribution was fit to data and the mean time to failure of the PEM fuel cells was estimated in 1.094,58 hours, with a 95% confidence interval of [533,03 hours; 2.836,13 hours]. Concerning the PEM fuel cells performance, a linear regression analysis of the observed data (voltage vs. time) was carried out and an approximate estimate for the voltage decay rate was calculated in 80 &mu;V h-1. Finally, the methodology proposed in this work may be integrated into the development project of the PEM fuel cells so as to allow researchers to carry out a reliability growth analysis and monitor the improvements in these products.

O objetivo desta pesquisa foi avaliar a decomposição de diferentes quantidades iniciais de palhada de cana-de-açúcar depositadas sobre o solo, sob diferentes práticas de manejo e determinar o acúmulo de carbono orgânico total (COT) neste solo ao longo de três cortes da cana. Para tanto, foram instalados três ensaios em lavoura de cana-de-açúcar no município de Piracicaba. No experimento 1 foram depositadas na entrelinha da cultura, sobre o solo, diferentes quantidades de palhada (3,5; 7; 14 e 21 Mg ha-1) e mais dois tratamentos na dose de 14 Mg ha-1 ora incorporada ao solo e ora irrigada com vinhaça. A perda de matéria seca e a composição da palhada remanescente foi avaliada em seis momentos ao longo de um ano. No experimento 2, utilizando-se os mesmos tratamentos do experimento anterior, foram instalados lisímetros de tensão para coleta da solução do solo e determinação do carbono orgânico dissolvido (COD) em 0,20 e 0,50 m de profundidade. Para determinação do COT em função das diferentes doses de palhada depositadas sobre o mesmo ao longo de 3 cortes da cana-de-açúcar, instalou-se o Experimento 3. Para que fosse detectada a entrada de carbono (C) em função do aporte destas doses de palhada ao longo dos 3 anos, o solo original da entrelinha da cana-de-açúcar foi substituído por um solo de uma área adjacente de mesma classe, que não era cultivado com cana-de-açúcar ha pelo menos 25 anos, por isso com baixo delta 13C (?13C). Esta técnica isotópica foi utilizada para determinar e quantificar a origem das entradas do C no solo ao longo dos anos em que foram aplicados os tratamentos. Os resultados deste trabalho sugerem que após um ano da deposição da palhada no campo a decomposição de 65% das maiores doses de palhada (14 e 21 Mg ha-1), chegam a ser de 24 a 39% superiores às menores doses (7 e 3,5 Mg ha-1 respectivamente). A dose 14 Mg ha-1 quando incorporada acelera ainda mais este processo, resultando numa decomposição final de 86%. Já a irrigação com vinhaça não favoreceu este processo. Em relação à composição da palhada remanescente, os tratamentos 14 Mg ha-1 incorporado e 21 Mg ha-1 resultaram no aumento mais expressivo do índice lignocelulósico. O monitoramento do COD a 0,5 m de profundidade durante 120 dias na estação chuvosa detectou a presença de C somente nos 45 dias iniciais da decomposição da palhada. O percentual de COD disponibilizado pela palhada foi inversamente proporcional a taxa de decomposição. O acompanhamento do acúmulo de C no solo ao longo de 3 anos de aporte de diferentes quantidades de palhada da cana-de-açúcar, mostrou um aumento significativo de 80% e 97% nas concentrações de COT nos 2,5 cm superficiais do solo onde as doses de 14 e 21 Mg ha-1 de palhada, haviam sido aplicadas, respectivamente / The objective of this research was to evaluate the decomposition of different initial quantities of sugarcane trash placed onto the soil under different management practices and determine the total organic carbon (TOC) accumulation in this soil over three years sugarcane cycle. Therefore, three experiments were installed in sugarcane area at Piracicaba. In experiment 1, different amounts of sugarcane trash (3.5, 7; 14 and 21 Mg ha-1) were placed between the rows, above the soil. Two additional treatments were installed with 14 Mg ha-1 dose: or incorporated into the soil or irrigated with vinasse. The dry matter losses and the composition of remaining sugarcane trash were evaluated six times over a year. In experiment 2, using the same previous treatments, lysimeters were installed to collect soil solution and to determine dissolved organic carbon (DOC) at 0.20 and 0.50 m depth. Experiment 3 was settled to determine the Carbon (C) derived from the different doses of deposited sugarcane trash. The C input derived from the straw doses after three years was detected replacing the original soil at sugarcane inter-row by a soil from an adjacent area not cultivated with sugarcane for at least 25 years, presenting a low delta 13C (?13C). This isotope technique was used to determine and quantify the origin of soil C input, after the treatments applied over the years. Results of this study suggest that one year after the deposition of the trash on soil, the higher doses (14 and 21 Mg ha-1) lost about 65% dry matter, a rate up to 24-39% higher than the lower doses (7 and 3.5 Mg ha-1 respectively). The 14 Mg ha-1 dose, when incorporated, accelerated this process, resulting in a total breakdown of 86%. However, vinasse irrigation did not favored this process. Regarding the composition of the remaining trash, the treatments of 14 Mg ha-1 incorporated to soil and the 21 Mg ha-1 resulted in the most significant increase in lignocellulosic index. The DOC monitoring at 0.5 m depth over 120 days in the rainy season detected the presence of C only during the initial 45 days of straw decomposition. The percentage of DOC available from sugarcane trash was inversely proportional to the decomposition rate. Carbon accumulation in the soil over 3 years, related to different amounts of sugarcane trash, showed a significant increase of 80% to 97% in TOC concentrations in the upper 2.5cm soil layer where the doses of 14 and 21 Mg ha-1 of trash were applied, respectively

Orientador: Edvaldo Assunção / Resumo: A principal contribuição dessa tese é propor a representação H2/Hoo do regulador linear quadrático (LQR) para sistemas lineares invariantes no tempo e incertos. A motivação está em atender simultaneamente a minimização da função custo garantido e dos efeitos de entradas exógenas. De início, apresenta-se uma revisão da formulação do problema LQR usando-se a função de Lyapunov quadrática e, posteriormente, sua extensão aos modelos de incertezas. Neste ponto, a literatura volta-se exclusivamente ao uso de funções de Lyapunov com uma única matriz P para testar a estabilidade de todo o domínio de incerteza politópica, que naturalmente conduz a algum conservadorismo. Em vista de reduzir o pressuposto conservadorismo explorou-se técnicas de relaxação matricial através de lemas consolidados na literatura, i.e. Lema de Finsler e Lema da Projeção Recíproca. As novas formulações de síntese robusta permitem obter condições suficientes em desigualdades matriciais lineares (LMIs) por meio de funções de Lyapunov dependentes de parâmetros, embora não considere os efeitos da perturbação no processo de síntese de controle. Logo, o estudo da rejeição à perturbações permitiu obter condições LMIs inéditas envolvendo as normas H2/Hoo . Adicionalmente, é proposto o estudo da robustez da planta em malha fechada, via descrição combinada de incertezas nas matrizes de estados e de entradas, e do controlador, aplicando técnicas de fragilidade via incertezas limitadas por norma. Por fim, propõe-se um mét... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main contribution of this thesis is to propose the H2/Hoo representation of the Linear Quadratic Regulator (LQR) for linear time-invariant uncertain systems. The motivation is to achieve the minimization of guaranteed cost and the effects of exogenous inputs, simultaneously. Initially, a review of the LQR problem formulation using the quadratic Lyapunov function is presented and after, its extension to the uncertain models. At this point, the literature turns to the use of Lyapunov functions with only one matrix P to test the stability of the whole polytopic domain, which naturally leads to some conservatism. The proposed to reduce the assumption conservatism allowed to explore techniques of matrix relaxation through classic lemmas in the literature, i.e. Finsler and Reciprocal Projection lemmas. The new robust synthesis formulations allow to obtain sufficient conditions in Linear Matrix Inequalities (LMIs) control by means of parameter-dependent Lyapunov functions; however, do not consider the perturbation effects on the control synthesis process. Thus, the study of disturbance rejection allowed to obtain new sufficient conditions via mixed H2/Hoo control. Furthermore, robustness studies of the closed-loop plant are proposed based on a mixed representation of uncertainties in the state and input matrices, and the controller robustness, by applying non-fragile theories via norm-bounded uncertainty. Finally, an LQR gain scheduling control method applied to linear time-vary... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor