Orientador: Selene Maria Coelho Loibel / Banca: Maiko Fernandes Buzzi / Banca: Carmen Maria Andreazza / Resumo: Estimar os estados de um sistema é um problema que a cada dia assume maior importância devido ao grande interesse por conhecer com exatidão os resultados dados pelos sistemas dinâmicos em qualquer tempo. Principalmente nos casos onde o sistema é estocástico, o problema da estimação apresenta uma maior complexidade. É nesse contexto que os estudos que Kalman realizou no século XX, sobre a estimação de sistemas dinâmicos estocásticos, ganharam maior relevância. O ltro de Kalman foi o principal resultado desses estudos, pela e cácia demonstrada dentro desse campo de estudo. Este trabalho tem como eixo principal o ltro de Kalman e sua aplicação tendo importância como o melhor estimador para os estados de sistemas dinâmicos lineares estocásticos em tempo discreto / Abstract: Estimating the states of a system is a problem of great importance due to interest in knowing exactly the results given by dynamic systems at any time. Moreover, if the system is stochastic, what causes the estimation problem to have complexity. In this context, Kalman studies in the previous century on the estimation of stochastic dynamical systems, whose result is the lter, which, due to its e ciency, is the most used in this eld. In this work the main focus is the Kalman lter and its application having in view its importance as the best estimator for the states of linear dynamic stochastic systems of discrete time / Mestre

Orientador: Sérgio Kurokawa / Banca: Julio Borges de Souza / Banca: José Carlos da Costa Campos / Resumo: Na criação e funcionamento de um sistema elétrico é de suma importância a correta parametrização das linhas de transmissão. Com o passar do tempo foram desenvolvidos modelos para o estudo e modelagem desses fatores que resume em representações matemáticas. Esses modelos apresentam algum grau de erro, já que tomam como certas condições iniciais e assumem critérios que podem ser uteis num caso e prejudicial no outro. Neste trabalho foi desenvolvida estimação de parâmetros da linha diretamente das medições das correntes e tensões da linha, assim pode omitir ou reduzir ao mínimo estas considerações. Uma linha de transmissão trifásica foi decomposta em seus três modos e cada modo foi modelado através de um único circuito π. Foram encontradas as equações dos parâmetros em função das correntes e tensões que são resolvidas pelo método dos mínimos quadrados. Este método numérico foi escolhido como base para esta pesquisa já que o mesmo tem como prioridade encontrar a solução de um sistema de equações minimizando o erro. Através do programa M ATLAB baseando-se na representação de parâmetros distribuídos para linha longa e usando a teoria da decomposição modal estima-se os parâmetros de uma linha trifásica com plano de simetria vertical. As medições das grandezas nos terminais da linha são feitas em regime transitório / Abstract: To create and operate the electrical system it is important to estimate transmission lines parameters precisely. Through history there has been developed many models for the study of this factors that are summarize in very precise mathematical representations. All these models are the foundation of the similar existing studies used for parameterizing, but there are too many considerations and assumptions that have to be accounted for these models to work. Therefore, they can either simplify the problem or make it worse. Trying to minimize this error, new methods for estimating line parameters are being developed using the records of a line's terminals current and voltages. A three-phase line will be decomposed in its three modes and each mode will be represented as one sole -circuit. A system of equations that relates the line parameters with the line terminal voltages and currents is found and solved using the least square method. This numerical method was chosen because its priority is to find the solution to a system of equations that allows the error to be minimal. Using the MATLAB software, the representation for a long transmission line and the modal decomposition, the line parameters of a three-phase transmission line with vertical symmetry, are estimated. The records are taken during faults / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work shows and compares three different flux estimator algorithms developed for use in high-performance sensorless ac motor drives. The first algorithm uses a low pass filter with a very low cut off frequency to integrate the back electromotive force (emf). The second one uses a high pass filter to remove the offset present in the signal before it s integration. The third algorithm uses current and voltage model to estimate the flux of induction motor. These algorithms can be used to accurately measure the motor flux including magnitude and phase angle over a wide speed range. The performance of the algorithms is investigated, compared, and verified using simulation and experimental tests. / Este trabalho tem como objetivo apresentar uma comparação entre três algoritmos estimadores de fluxo estatórico diferentes. Estes algoritmos foram desenvolvidos para serem usados no projeto de acionamentos de alto desempenho, sem sensor de velocidade, para motores de indução. O primeiro algoritmo adotado utiliza um filtro passa baixa com uma freqüência de corte baixa para resolver a integração. O segundo algoritmo usa um filtro passa alta para retirar o offset do sinal de entrada do integrador puro. O terceiro algoritmo é um algoritmo híbrido que utiliza os modelos de tensão e corrente em paralelo para estimar o fluxo. Os algoritmos estimam fluxo estatórico em uma ampla faixa de freqüência de funcionamento do motor de indução e foram implementados na forma de simulação e experimentalmente para comparar o funcionamento dos mesmos em diferentes velocidades de operação do motor. / Mestre em Ciências

Submitted by Luis Guilherme Macena (guilhermelg2004@gmail.com) on 2013-04-08T16:55:05Z No. of bitstreams: 1 Laurinda Yoko Shinzato Higa_TESE.pdf: 1486069 bytes, checksum: f70375f751ecd6d4742cf70048bbdb2e (MD5) / Made available in DSpace on 2013-04-08T16:55:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Laurinda Yoko Shinzato Higa_TESE.pdf: 1486069 bytes, checksum: f70375f751ecd6d4742cf70048bbdb2e (MD5) Previous issue date: 2011 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Fernandes Figueira. Departamento de Ensino. Programa de Pós-Graduação em Saúde da Criança e da Mulher. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / Introdução: A fibrose cística (FC) é uma doença genética, de transmissão autossômica recessiva, que compromete múltiplos órgãos, que apresenta curso crônico e progressivo sendo considerada potencialmente letal. Objetivos: Estimar a sobrevivência dos pacientes com FC e os fatores de risco associados à redução no tempo de sobrevivência. Métodos: Tratou-se de uma coorte aberta de casos diagnosticados entre 01/01/1990 e 10/10/2009 no Centro de Referência em FC do RJ, CRFC-RJ, Brasil na qual se analisou a sobrevivência global e fatores de risco associados com a sobrevida dos pacientes. O período de risco iniciou-se na idade ao diagnóstico e terminou na idade quando ocorreu o óbito por FC, a perda de seguimento ou o fim do estudo. Os fatores analisados foram: sexo, motivo da suspeita diagnóstica, genótipo, número de órgãos comprometidos, estado nutricional, colonização bacteriana, reposição enzimática e década do diagnóstico. As curvas de sobrevivência foram estimadas pelo método Kaplan- Meier, ajustadas para truncamento à esquerda e para dados censurados à direita. A seguir, as hazard ratios (HR) foram estimadas pelo modelo de Cox, utilizando o processo de contagem, tendo a idade como escala de tempo e avaliadas pelo teste de razão de verossimilhança, e os modelos comparados pela análise de resíduos. Resultados: A população (n=177) apresentou o predomínio do sexo feminino (56%) e a idade mediana ao diagnóstico foi 14 meses. A idade mediana de sobrevivência foi 20,8 anos. Após o diagnóstico 81% sobreviveram até cinco anos; 70% até 10 anos e 61% até 14,5 anos. O modelo explicou 19,9% dos efeitos e incluiu seis covariáveis: colonização por Pseudomonas aeruginosa, isolada e associada (HR = 10,30; IC95% = 2,41-43,97), por Staphylococcus aureus (HR=4,50; IC95% = 0,93-1,85), por outras bactérias (HR=3,38; IC95% = 0,92-1,32), sexo feminino (HR=1,95; IC95% = 0,96-3,96), estado nutricional ≤ p5 (HR=1,94; IC95% = 0,94-3,98) e diagnóstico na década de 1990 (HR=4,34; IC95% = 1,50-12,52). Conclusão: Este estudo de coorte de 177 pacientes com FC mostrou uma idade mediana de sobrevivência de 20,8 anos dos pacientes no CRFC-RJ. Foram confirmados os efeitos das covariáveis que, presentes ao diagnóstico, se associaram a maior mortalidade. A intervenção nestas covariáveis promoverá a recuperação nutricional, a erradicação da Pseudomonas aeruginosa ou o adiamento da colonização crônica, dessa forma aumentando a sobrevivência. / Introduction: Cystic Fibrosis (CF) is a rare genetic disease, of autossomal recessive transmission, with multiple organ involvement, progressive course and potentially lethal. Objective: To study the CF patients survival and to find the factors associated with. Methods: In an open cohort of cases diagnosed between 01/01/1990 and 10/10/2009 in a CF reference center in Rio de Janeiro, we analyzed global survival and risk factors associated with the survival of CF patients. The at-risk period started at the age of CF diagnosis and ended at age of death, loss of follow-up or end of the study. The factors analyzed were gender, presentation mode, genotype, number of involved organs, nutritional state, bacterial colonization, enzyme replacement and decade of diagnosis. Survival curves were estimated by Kaplan-Meier (KM) adjusted for left truncation and right censored data. Hazard ratios (HR) were estimated by Cox model using counting process approach with age as time scale and evaluated by likelihood ratio test. Model diagnostic was conducted by residuals analysis. Results: The majority of the population (n=177) was female (56%) and during the study the median age at diagnosis was 14 months. The median survival was of 20.8 years. After diagnosis, 81% survived up to 5 years, 70% up to 10 and 61% up to 14.5. The model explained 19.9% of the effects and included six covariates: Pseudomonas aeruginosa colonization, isolated or associated (HR = 10.30; 95%CI = 2.41-43.97), for Staphylococcus aureus (HR = 4.50; CI95% = 0.93-1.85), for other bacteria (HR = 3.38; CI95% = 0.92-1.32), for female gender (HR = 1.95; CI95% = 0.96-3.96), for nutritional state ≤ p5 (HR = 1.94; CI95% = 0.94-3.98), and for diagnostic decade (HR = 4.34; CI95% = 1.50-12.52). Conclusion: The strength of risk factors found at diagnosis was evident in the prognosis besides indicating that interventions may reduce morbidity by nutritional recovery and by Pseudomonas aeruginosa eradication thus increasing survival.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, abordamos um problema de otimização de parâmetros da biofísica em que o objetivo é a obtenção da taxa média de concentração de substrato no fígado. Este problema é altamente não-linear, multimodal e com função-objetivo não-diferenciável. Resolvemos o mesmo através de métodos de otimização da literatura e introduzimos três métodos de otimização. Os métodos introduzidos neste trabalho são baseados na hibridização de um método estocástico, que explora o espaço de busca, com um método determinístico de busca direta, que faz uma busca local mais refinada nas áreas mais promissoras deste espaço. Os novos métodos são comparados aos da literatura e é verificado que o desempenho dos primeiros é superior. / In this work, we attack a parameter optimization problem from Biophysics, where the aim is to obtain the substrate concentration rate of a liver. This problem is highly non-linear, multimodal, and with non-differentiable objective-function. We solve it using optimization methods from the literature and three methods introduced in this work. The latter methods are based on the hybridization of a stochastic technique which explores the search space, with a direct search deterministic technique which exploits the most promising areas. Our results show that the new optimization methods perform better than those from the literature.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4034.pdf: 873658 bytes, checksum: 8c8e2d629291b4edab052dd0ee734f94 (MD5) Previous issue date: 2005-02-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, a bayesian methodology is shown to estimate the size of a diabethic-su¤ering population through lists containing information data of patients. The applied methodology is analogous of capture-recaptures in animal population. We assume correct the registers of relative information to the patients as well as we take in account correct and incorrect registers of the information. In case the supposed registers are correct, the methodology is developed for two or more lists and the Bayes estimate is determined for the size of a population. In a second model, the occurrency of correct and incorrect registers are considered, presenting a two-stage estimation method for the model parameters using two lists. For both models there are results with simulated and real examples. / Nesta dissertação apresentamos uma metodologia bayesiana para estimar o tamanho de uma população de diabéticos através de listas contendo informações sobre dados dos indivíduos. A metodologia aplicada é análoga a de captura-recaptura em população animal. Supomos corretos os registros de informações relativas aos pacientes assim como levamos em consideração registros corretos e incorretos das informações. No caso da suposição dos registros serem corretos, a metodologia é desenvolvida para duas ou mais listas e determinamos estimativas de Bayes para o tamanho populacional. Em um segundo modelo, consideramos a ocorrência de registros corretos e incorretos dos dados relativos aos pacientes, e apresentamos um método de estimação em dois estágios para os parâmetros do modelo utilizando duas listas. Para ambos os modelos, apresentamos resultados com exemplos simulados e reais.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2145.pdf: 2206472 bytes, checksum: 5295597725f34bdf5560d6cda8af7446 (MD5) Previous issue date: 2008-03-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / Streptococcus pneumoniae (pneumococo) is a pathogenic bacterium that causes several infections which are aggravated by the increase of serotypes with antibiotics resistance. The development of an effective vaccine against this pathogen is crucial for the prevention of the neumococcal illnesses. Conjugated vaccines, consisting of the capsular polysaccharide joined to a carrier protein, are more efficient in the stimulation of the immunologic memory. The capsular polysaccharide (PS) is present in the capsule that involves the cell. Thus, the conjugated vaccine elaboration involves bacterial cells cultivation for its production. As the organism is cultivated in the oxygen absence, the lactate production is inevitably high, leading to growth inhibition due to lactate accumulation in the medium. To minimize the inhibitory effects of the lactate accumulation and to increase the PS production it is necessary to monitor the process and adequately control the addition of supplementary medium along with the withdrawal of saturated medium. This kind of operation can be performed by carrying out a fed-bath cultivation in a bioreactor connected to a perfusion system. The success on the monitoring, control and optimization of this bioprocess depends on the efficiency of the modeling and simulation resources employed. This research work considers the uses intelligent computational techniques, specifically the technique of heuristical search called simulated annealing (SA) combined with neural networks for the state inference and the optimization of S. pneumoniae cultivations. The proposal was implemented as a computational system that: a) uses the SA for the identification of the values for a set of parameters associated to unstructured models and; b) uses neural networks (individually and grouped as a committee) for the state inference of a culture. The work presents and discusses the results of the system for data sets experimentally obtained and highlights the importance of the proposal for achieving a higher efficiency in the culture control processes. / Streptococcus pneumoniae (pneumococo) é uma bactéria patogênica causadora de várias infecções que são agravadas pelo aumento de cepas com resistência aos antibióticos. O desenvolvimento de uma vacina efetiva contra este patógeno é crucial para a prevenção das doenças pneumocócicas. Vacinas conjugadas, constituídas pelo polissacarídeo capsular ligado a uma proteína carregadora, são mais eficientes no estímulo da memória imunológica. O polissacarídeo capsular (PS) está presente na cápsula que envolve a célula e, desta forma, a elaboração de vacinas conjugadas envolve o cultivo da bactéria para a produção do mesmo. Como o microrganismo é cultivado na ausência de oxigênio, a produção de lactato é inevitavelmente elevada e o seu acúmulo no meio provoca a inibição do crescimento. Para minimizar os efeitos inibitórios da acumulação de lactato e aumentar a produção de PS é necessário monitorar o processo e controlar adequadamente a adição de meio suplementar e a retirada de meio saturado em cultivos operados em batelada alimentada, utilizando biorreatores acoplados a sistema de perfusão. O sucesso no monitoramento, no controle e na otimização deste bioprocesso depende da utilização de recursos de modelagem e de simulação que sejam eficientes. Este trabalho de pesquisa propõe o uso de técnicas computacionais inteligentes, especificamente a técnica de busca heurística chamada de simulated annealing (SA) aliada a redes neurais, para a inferência de estado e a otimização de cultivos de S. pneumoniae. A proposta foi concretizada via desenvolvimento de um sistema computacional que: a) faz uso do SA para a identificação do conjunto de valores de parâmetros associados a modelos não estruturados e; b) usa redes neurais (individualmente e em regime de comitê) para a inferência de estado de um cultivo. O trabalho apresenta e discute os resultados do sistema em conjuntos de dados obtidos experimentalmente e evidencia a importância da proposta para uma maior eficiência no controle de processos de cultivo.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho, abordamos um problema de otimização de parâmetros da biofísica em que o objetivo é a obtenção da taxa média de concentração de substrato no fígado. Este problema é altamente não-linear, multimodal e com função-objetivo não-diferenciável. Resolvemos o mesmo através de métodos de otimização da literatura e introduzimos três métodos de otimização. Os métodos introduzidos neste trabalho são baseados na hibridização de um método estocástico, que explora o espaço de busca, com um método determinístico de busca direta, que faz uma busca local mais refinada nas áreas mais promissoras deste espaço. Os novos métodos são comparados aos da literatura e é verificado que o desempenho dos primeiros é superior. / In this work, we attack a parameter optimization problem from Biophysics, where the aim is to obtain the substrate concentration rate of a liver. This problem is highly non-linear, multimodal, and with non-differentiable objective-function. We solve it using optimization methods from the literature and three methods introduced in this work. The latter methods are based on the hybridization of a stochastic technique which explores the search space, with a direct search deterministic technique which exploits the most promising areas. Our results show that the new optimization methods perform better than those from the literature.

[pt] Esta dissertação teve por objetivo comparar o desempenho de diversos algoritmos que representam o estado da arte em reconhecimento facial a imagens de sequências de vídeo. Três objetivos específicos foram perseguidos: desenvolver um método para determinar quando uma face está em posição frontal com respeito à câmera (detector de face frontal); avaliar a acurácia dos algoritmos de reconhecimento com base nas imagens faciais obtidas com ajuda do detector de face frontal; e, finalmente, identificar o algoritmo com melhor desempenho quando aplicado a tarefas de verificação e identificação. A comparação dos métodos de reconhecimento foi realizada adotando a seguinte metodologia: primeiro, foi criado um detector de face frontal que permitiu o captura das imagens faciais frontais; segundo, os algoritmos foram treinados e testados com a ajuda do facereclib, uma biblioteca desenvolvida pelo Grupo de Biometria no Instituto de Pesquisa IDIAP; terceiro, baseando-se nas curvas ROC e CMC como métricas, compararam-se os algoritmos de reconhecimento; e por ultimo, as análises dos resultados foram realizadas e as conclusões estão relatadas neste trabalho. Experimentos realizados sobre os bancos de vídeo: MOBIO, ChokePOINT, VidTIMIT, HONDA, e quatro fragmentos de diversos filmes, indicam que o Inter Session Variability Modeling e Gaussian Mixture Model são os algoritmos que fornecem a melhor acurácia quando são usados em tarefas tanto de verificação quanto de identificação, o que os indica como técnicas de reconhecimento viáveis para o vídeo monitoramento automático em vídeo. / [en] This dissertation aimed to compare the performance of state-of-the-arte face recognition algorithms in facial images captured from multiple video sequences. Three specific objectives were pursued: to develop a method for determining when a face is in frontal position with respect to the camera (frontal face detector); to evaluate the accuracy for recognition algorithms based on the facial images obtained with the help of the frontal face detector; and finally, to identify the algorithm with better performance when applied to verification and identification tasks in video surveillance systems. The comparison of the recognition methods was performed adopting the following approach: first, a frontal face detector, which allowed the capture of facial images was created; second, the algorithms were trained and tested with the help of facereclib, a library developed by the Biometrics Group at the IDIAP Research Institute; third, ROC and CMC curves were used as metrics to compare the recognition algorithms; and finally, the results were analyzed and the conclusions were reported in this manuscript. Experiments conducted on the video datasets: MOBIO, ChokePOINT, VidTIMIT, HONDA, and four fragments of several films, indicate that the Inter-Session Variability Modelling and Gaussian Mixture Model algorithms provide the best accuracy on classification when the algorithms are used in verification and identification tasks, which indicates them as a good automatic recognition techniques for video surveillance applications.

O objetivo do estudo foi entender a influência da marca na percepção de sabor do chocolate pelos consumidores. Foram avaliados 16 sujeitos (31,8 anos, ± 4,2 anos, 8 mulheres) medindo suas avaliações sobre os sabores de chocolates de diferentes marcas, com e sem o conhecimento da marca, e também sobre as marcas sem degustação do produto, como expectativa de sabor, utilizando Escalonamento Psicofísico de Estimativa de Magnitude Direta (EMD). Este método obtém do sujeito a sua impressão subjetiva direta do estímulo físico. Um chocolate foi escolhido como referencia (módulo) e recebeu o valor numérico de 100. A tarefa dos sujeitos foi degustar os chocolates, comparando com a degustação do módulo, e atribuir notas de acordo com a diferença de percepção de sabor, se a percepção de sabor fosse duas vezes melhor do que o módulo, ele deveria designar uma nota duas vezes o valor de referência. O procedimento foi o mesmo para as duas outras condições experimentais, marca e sabor conhecendo a marca. O expoente da curva de potência foi utilizado como a quantificação da magnitude da percepção dos sujeitos. O expoente obtido na avaliação somente do chocolate foi de 0,389 (Coeficiente de Correlação de Pearson r2=0,94) enquanto que somente da marca foi de 0,581 (r2=0,96). Teoricamente pode-se determinar o expoente da percepção de sabor com conhecimento da marca que seria 0,389/0,581 = 0,669, sendo que o expoente obtido empiricamente foi de 0,675 (r2=0,92). Assim concluí-se que a utilização da metodologia de Estimativa de Magnitude Direta para quantificar a preferência subjetiva dos sujeitos por chocolates considerando 2 variáveis, sabor e marca, foi bem sucedida. Os resultados sugerem que a associação de marca e sabor contribui para um efeito mais poderoso sobre a decisão sobre quanto o chocolate é mais saboroso. E como o expoente da percepção do sabor sabendo a marca é maior que os outros dois expoentes isolados pode-se sugerir que a marca possui uma grande influência na decisão / The aim of study was understand brand influence on consumer perception of chocolate flavor. 16 subjects (31.8 years, ± 4.2 years, 8 women) were evaluated by measuring their reviews of the flavors of different brands of chocolates, with and without the knowledge of the brand, and also about the brands without tasting the product, as expectation of flavor, using Psychophysical Scaling of Direct Ratio Magnitude Estimation (RME). This method gets the subject direct subjective impression of the physical stimulus. A chocolate was chosen as reference (modulus) and received the numerical value of 100. The task of subjects was tasting the chocolates, compare to the tasting of the module and assign grades according to the difference in taste perception, if perception of flavor was twice better than module, he should assign a score twice the reference value. The procedure was the same for the other two experimental conditions brand and flavor knowing the brand. The exponent of power law was used to quantify the magnitude of the perception of the subjects. The obtained exponent when examining only chocolate was 0.389 (Pearson correlation coefficient r2=0.94) while only the brand was 0.581 (r2=0.96). Theoretically, we can determine the exponent of the perception of flavor with brand awareness that would be 0.389/0.581=0.669, where the exponent obtained empirically was 0.675 (r2=0.92). Thus we conclude that the use of the methodology of Direct Ratio Magnitude Estimation to quantify the subject subjective preference for chocolate, considering two variables, flavor and brand, was successful. The results suggest that the association of brand and flavor makes for a more powerful effect on the decision about how much chocolate is tastier. And as the exponent of flavor perception knowing the brand is bigger than the other two isolates exponents can suggest that the brand has a great influence on the decision