We explore the direct and inverse problem of thermodynamics in the context of rule-based modelling. The direct problem can be concisely stated as obtaining a set of rewriting rules and their rates from the description of the energy landscape such that their asymptotic behaviour when t → ∞ coincide. To tackle this problem, we describe an energy function as a finite set of connected patterns P and an energy cost function e which associates real values to each of these energy patterns. We use a finite set of reversible graph rewriting rules G to define the qualitative dynamics by showing which transformations are possible. Given G and P, we construct a finite set of rules Gp which i) has the same qualitative transition system as G and ii) when equipped with rates according to e, defines a continuous-time Markov chain that has detailed balance with respect to the invariant probability distribution determined by the energy function. The construction relies on a technique for rule refinement described in earlier work and allows us to represent thermodynamically consistent models of biochemical interaction networks in a concise manner. The inverse problem, on the other hand, is to i) check whether a rule-based model has an energy function that describes its asymptotic behaviour and if so ii) obtain the energy function from the graph rewriting rules and their rates. Although this problem is known to be undecidable in the general case, we find two suitable subsets of Kappa, our rule-based modelling framework of choice, were this question can be answer positively and the form of their energy functions described analytically.

The work presented in this thesis was carried out with a particular view of enhancing the of coal fired fluidised bed hot gas generator (HGG) at the Cantley factory of British Sugar. It covers combustion of coal and biomass and their blends also called co-firing in a fluidised bed combustor. Particularly it focuses on the effect of introduction of moisture as part of fuel or injection of water into the bed on the reduction of excess air to get a stable bed temperature. Although this thesis is focused on increasing the throughput of the HGG, the study has a broad application and can be beneficial in utilising relatively cheap, poor quality, unprepared biomass materials. The results of this study can be helpful in devising systems to deal with wastes from different industries in co-combustion with a fuel of higher calorific value such as coal. Thus the study will have dual impact on the industry; addressing waste management issues on one hand and producing useful energy on the other. This may contribute towards meeting the targets of Kyoto Protocol by reducing emissions of carbon dioxide (COi) as biomass is thought to be COa neutral. The fluidised bed at Cantley is used to dry animal feed and has a design capacity of 40 MW but due to limitations of flow of fluidising gases caused by high flow resistance through sparge pipes, the combustor is running under capacity. Consequently, some of the animal feed has to be dried by using expensive oil fired drier. In any combustion system excess air is used to control combustion temperature. In fluidised bed combustion excess air is used to control bed temperature. If the bed is cooled by other means the requirement of excess air can be reduced. This is the basic idea behind this study which is aimed at enhancing the capacity of the HGG by cooling the bed and thus reducing excess air requirements. The excess air thus spared can be used to combust more coal in the bed and thus will reduce dependence on oil fired dryer and will have financial benefits for British Sugar. Different fuels including wood pellets, wood chips and sugar industry by-products such as vinasse, raffinate and pressed pulp were fired/cofired with Thoresby coal in a fluidised bed test rig installed at the University of Glamorgan. The blends of wood chips and pressed pulp with coal are co-fired at different moisture contents. The tests were conducted at different thermal inputs at a wide range of excess air levels. Most of the work is focusedon the combustion of blends of coal and pressed pulp in different proportions. It was found that the maximum proportion of the pressed pulp in the blend with coal which could be burned successfully in the fluidised bed is 50%. During combustion of different coal-pulp and coal-wood chips blends it was found that excess air requirement is reduced by around 20% in comparison to coal only firing, over the range of the operating conditions tested. Because of the presence of potassium in pressed pulp, which could cause agglomeration during combustion in fluidised beds, longer term tests were carried out with 50/50 blend of coal and pulp. No signs of agglomeration were observed when the rig was fired for 8 days for almost 7 hours a day. However, Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses of bed samples taken at the end of every day have shown the accumulation of potassium in the bed up to 1%. For comparison purposes tests were also carried out by co-firing coal with raffiante and vinasse and then it was observed that the bed defluidised relatively quickly, within 40 minutes of co-firing. Post experiment SEM analysis confirmed the accumulation of potassium in the bed which was found to be around 8% for raffinate and around 10% for the vinasse experiment. It was found that the pulp is difficult to deal with and particularly its feeding into the fluidised bed could be a potential problem. Therefore, injection of water into the bed, a relatively cheaper and adaptable option, was also investigated. It was found that emissions of carbon monoxide due to incomplete combustion or water gas shift reaction would not be a problem as long as the bed temperature is controlled above 800 °C. It was found that the injection of water at a rate of 4.5 1/h into the bed fired at 17 kW reduced the air flow requirement by around 7.5 m3/h which corresponds to a reduction of almost 20% which agrees with the finding with coal-pulp blends co-firing. This excess air can be used to burn around 5 kW equivalent of more coal and thus result in an increase in the thermal capacity by around 30%. Therefore, it may be possible to enhance the thermal capacity of the HGG at Cantley by 30% by injecting water into the bed or by co-firing coal and pulp.

There exists a vast literature on nonuniform random variate generators. Most of these generators are especially designed for a particular distribution. However in pratice only a few of these are available to practioners. Moreover for problems as (e.g.) sampling from the truncated normal distribution or sampling from fairly uncommon distributions there are often no algorithms available. In the last decade so called universal methods have been developed for these cases. The resulting algorithms are fast and have properties that make them attractive even for standard distributions. In this contribution we describe the concept of Automatic random variate generation where these methods are used to produce a single piece of code in a high level programming language. Using a web-based front-end to such a program this is an easy-to-use source for researchers and programmers for high quality generators for a large class of distributions. Using our UNURAN library we have implemented such a system, which is accessable at <a href="http://statistik.wu-wien.ac.at/anuran" target="_blank">http://statistik.wu-wien.ac.at/anuran</a>. / Series: Preprint Series / Department of Applied Statistics and Data Processing

Os ROBDDs são estruturas utilizadas com sucesso em ferramentas de CAD para microeletrônica. Estas estruturas permitem a representação canônica de funções booleanas ao se estabelecer um ordenamento fixo de variáveis. No contexto de um gerador automático de células lógicas para circuitos integrados, os ROBDDs podem servir de base para a derivação de redes de transistores cujo comportamento elétrico equivale ao comportamento lógico de uma função booleana desejada. Nas redes de transistores derivadas de ROBDDs, o posicionamento relativo dos transistores é determinado pelo ordenamento de variáveis. O efeito do reordenamento de transistores já foi estudado na década de noventa e sabe-se de sua influência sobre características de área, atraso e potência de um circuito digital. Entretanto, estes estudos limitam-se à topologia CMOS complementar série/paralelo, que é a topologia de redes de transistores mais comum. Neste trabalho, explora-se o efeito do reordenamento de variáveis nas características de área e atraso de circuitos mapeados com seis famílias lógicas diferentes, cujas células constituem redes de transistores derivadas de ROBDDs. Em geral, os resultados dos experimentos indicam que, para estas famílias lógicas, selecionar ordenamentos, onde transistores controlados por sinais mais críticos posicionam-se relativamente mais próximos à saída da célula, pode levar ao mapeamento de circuitos com atraso 16,4% inferior, em média, ao atraso do circuito equivalente com ordenamentos selecionados para obtenção da menor área possível e ignorando-se os atrasos de chegada nas entradas de uma célula. / The ROBDDs are structures that have been successfully used in CAD tools for microelectronics. These structures allow canonical representation of boolean functions when established a fixed variable ordering. In the context of an automatic logic cell generator for integrated circuits, ROBDDs may serve as a base for deriving transistor networks from which electrical behavior is equivalent to the logic behavior of a specified boolean function. With ROBDD derived transistor networks, the relative placement of transistors is determined by variable ordering. The effect of transistor reordering was already studied in the nineties and we know about its influence over area, delay and power characteristics of an integrated circuit. However, these studies were limited to complementary series/parallel CMOS topology, which is the standard for transistor networks topology. In this work, the effect of variable reordering is explored over area and delay characteristics of circuits mapped to six different logic families, where cells are designed with ROBDD derived transistor networks. Experimental results indicate that, in general, placing transistors controlled by the most critical signals closer to cell output may lead to a circuit mapping with an average 16.4% less delay than an equivalent circuit where orderings for smallest possible area are selected and input arrival times of a cell are ignored.

Este trabalho de caráter teórico-­‐prático propõe-­‐se a discutir sobre os espaços situados entre as artes performáticas e o comportamento do mundo contemporâneo centrando-­‐se nos processos de criação do performer, tendo o próprio corpo do artista como objeto de estudo. Inserido numa sociedade que dita padrões corporais através da mídia, o performer quer refletir sobre a cultura do corpo utilizando princípios da Performance art e do Teatro pós-­‐dramático na construção de uma obra artística. Inspira-­‐ se nas noções de “corpo-­‐mito” e “imagens geradoras” para investigar em que medida – e através de quais procedimentos -­‐ o performer consegue desconstruir/corrigir/transformar/reconstruir seu próprio corpo. Compreende a Performance art como uma arte híbrida, e, para tanto, utiliza-­‐se de um grupo de pesquisa cuja interação entre teatro, artes plásticas e video art estruturam os processos criativos. / This theoretical-­‐practical work proposes to discuss the spaces placed between performing arts and the behavior of contemporary world focusing on the performer’s creative processes, with the artist's own body as an object of study. Within a society that dictates standards body through the media, the performer wants to reflect on the culture of the body using the principles of Performance art and Postdramatic theater in the construction of an artistic work. It is based on notions of "body-­‐myth" and "generator images" to investigate how -­‐ and through what procedures -­‐ the performer can deconstruct/fix/change/rebuild his own body. It understands Performance art as a hybrid art, and, therefore, makes use of a research group whose interaction between theater, visual arts and video art structure creative processes.

Dentre as fontes de energia renováveis utilizadas para geração de energia elétrica a que mais se destaca atualmente e a energia eólica. 0 crescente índice de penetração da geração eólica na matriz energética dos sistemas de potencia impõe a necessidade da revisão de conceitos anteriormente estabelecidos sobre a estabilidade de sistemas de potencia, uma vez que ainda não e perfeitamente compreendida a influencia de uma maior integração deste recurso no comportamento dos sistemas de potencia. Este trabalho tem como foco o estudo da estabilidade de sistemas com aerogeradores de velocidade fixa equipados com geradores de indução de rotor em gaiola. E estudada a estabilidade angular de um sistema de geração eólica equipado com aerogeradores desta natureza. O problema da estabilidade foi decomposto em três partes: estabilidade estática, estabilidade dinâmica e estabilidade transitória. São definidos os modelos dos componentes do aerogerador para cada um dos estudos realizados. A topologia adotada á a máquina Barramento Infinito (MBI), na qual o restante do sistema de potência a representado pelo seu equivalente de Thevenin. Esta topologia típica de analise de estabilidade de sistemas de potencia e adotada por permitir a obtenção de resultados analíticos para as analises estática e dinâmica. A analise transitória se dá através de simulações computacionais. A fim de manter um caráter mais geral para os resultados as simulações são realizados com três aerogeradores de características distintas. Os resultados obtidos permitem uma melhor compreensão da influencia sobre a estabilidade do sistema de geração eólica dos parâmetros de rede do sistema de potencia como: potencia de curto-circuito do ponto de conexão comum com o sistema de potencia, relação X/R da linha de transmissão e do capacitor de compensação de fator de potencia. / Among the renewable energy sources used to generate electric power one of the most important at this time is the wind power. The growing penetration index of wind power in the power systems energetic matrix leads to the necessity of a reevaluation of the concepts previously established about the stability of power systems, since the influence of a major integration of this resource in the behavior of power systems is not perfectly understood. This work focuses on the stability study of wind power systems equiped with fixed-speed squirrel-cage induction generators. The angular stability of a wind generation system equipped with wind generators of this nature is studied. The stability problem was decomposed in three parts: static stability, dynamic stability and transient stability. The models of the components of the wind generator are defined for each of the studies. The considered topology was an Induction Generator Infinite Bus System (IBM), where the rest of the power system is represented by it’s Thévenin equivalent. This is a typical topology in power systems stability analysis and is adopted in this work aiming at obtaining analytical and general stability results. The transient analysis is performed by computer simulations. In order to provide more generatily to the stability results, all simulations are conducted with three wind generators with distinct characteristics. The obtained results allow a better comprehension about the influence, on the stability of wind power systems, of power system network parameters as: short-circuit capacity of the common connection point with the power system, the X/R relation of the transmission line and the power factor compensation capacitor.

This thesis "The influence of composition on biomass energy conversion efficiency in the gas combustion engine" deals with the matter of obtaining energy from biomass to propel engines. It describes the historical development and use of the wood gas treatment process for its production of biomass from the beginning of this discovery up to the use and large scale implementation around the world. The last section presents several experiments with different types of biomass and an experiment to determine the energy obtained in a simple gas combustion engine. Construction of a prototype is part of this thesis.

A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado. / A teoria de duplo eixo é geralmente utilizada para modelar e caracterizar máquinas síncronas de polos salientes. O conhecimento das indutâncias de eixo direto e eixo em quadratura são fundamentais para o desenvolvimento destes modelos e para o projeto de controladores destas máquinas. No entanto, métodos tradicionais para determinação destas indutâncias através de ensaios tornam-se impraticáveis em máquinas síncronas de ímãs permanentes pela impossibilidade de controlar a corrente de campo. Recentemente, a IEEE publicou o Std. 1812, chamado Trial-Use Guide for Testing Permanent Magnet Machines, que pode servir de guia para obtenção da reatância de eixo direto Xd. Esta norma não sugere formas de determinar a reatância de eixo em quadratura Xq, mas existem diferentes métodos para calcular este parâmetro a partir de dados coletados em testes, geralmente envolvendo medição de ângulo de carga. O objetivo deste trabalho é propor e analisar dois métodos alternativos para determinar as reatâncias do modelo de duplo eixo através de ensaios aplicados a um gerador síncrono de ímãs permanentes (GSIP) de 1,5 kW. O primeiro é baseado em predição de ângulo de carga e o segundo é baseado em medição de ângulo de carga. O primeiro combina ensaios a vazio e de curto circuito com análise do diagrama fasorial para descrever o ângulo de carga como função de grandezas elétricas facilmente mensuráveis. O segundo propõe um método de medição de ângulo de carga com auxílio de um encoder incremental. Resultados comprovam que é possível determinar indutâncias do modelo de duplo eixo com as equações desenvolvidas desde que o conteúdo harmônico não seja elevado.

Orientador: Prof. Dr. Douglas Alves Cassiano / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / Estudos recentes apontam que, diante do crescimento do valor da tarifação de energia elétrica, tem-se considerado o emprego de grupos moto geradores (GMG) diesel como alternativa ao fornecimento de energia elétrica por parte das concessionárias, visando condições financeiras mais competitivas e assegurar o atendimento à demanda e a não interrupção do abastecimento. Para a utilização do GMG se faz necessário considerar os aspectos: técnico, ambiental e financeiro. O presente trabalho teve por objetivo a análise tecno-financeira da utilização de grupo moto gerador diesel, em atendimento à demanda de energia elétrica de uma Instituição de Ensino Superior (IES), bem como os impactos e consequências desta utilização, fazendo uso de simulação computacional. Realizaram-se simulações utilizando o Software Homer Energy envolvendo o emprego do grupo moto gerador operando com diesel, biodiesel e misturas combustível B5, B7, B10 e B20, em horário de ponta e fora dele, em instalação existente no campus Santo André da Fundação Universidade Federal do ABC. Concluiu-se que, do ponto de vista técnico, o GMG existente tem plena capacidade de atendimento à demanda de energia elétrica considerada. Com relação às emissões, a utilização do GMG gerador seria mais agressiva ao meio ambiente que a aquisição de energia elétrica junto à concessionária, independentemente do combustível utilizado. Financeiramente, a operação do GMG se apresenta mais onerosa do que o fornecimento por parte da concessionária, considerando-se os valores praticados atualmente. Mantidas as demais condições e a incidência da bandeira tarifária vermelha, se o preço de compra da mistura combustível atingir valor igual ou inferior a R$ 1,72/l a utilização do GMG seria viável em associação ao fornecimento da rede pública e, se o valor atingir valor igual ou inferior à R$ 0,40/l haveria viabilidade financeira sua utilização como fonte exclusiva de energia elétrica, enquanto considerando-se a não incidência da bandeira tarifária vermelha, se o preço de compra da mistura combustível atingir valor igual ou inferior à R$ 1,55/l a utilização do GMG seria viável em associação ao fornecimento da rede pública e, se o valor atingir valor igual ou inferior à R$ 0,34/l haveria viabilidade financeira sua utilização como fonte exclusiva de energia elétrica. / Recent studies indicate that, before the value of the electricity tariff growth, has considered the use of diesel moto-generator groups (GMG) diesel as an alternative to the supply of electricity by the utilities, targeting more competitive financial conditions and ensure meet demand and no supply interruption. To use the GMG is necessary to consider the aspects: technical, environmental and financial. This study aimed to techno-financial analysis of the diesel moto-generator group, in response to demand for electricity of a Higher Education Institution (HEI) as well as the impacts and consequences of use, making use of computer simulation. Performed simulations using the software Homer Energy involving the use of the diesel moto-generator set operating with diesel, biodiesel and fuel mixtures B5, B7, B10 and B20, in peak hours and off in existing plant in Santo André campus of the University Foundation Federal ABC. It was concluded that, from a technical point of view, the existing GMG has full capacity to meet the electricity demand considered. With respect to emissions, the use of GMG would be more aggressive to the environment that the purchase of electricity by the licensee, regardless of the fuel used. Financially, the operation of GMG presents more costly than the provision by the concessionaire, considering the current values. Kept the other conditions and the incidence of red flag tariff, if the purchase price of the fuel mixture reaches less than or equal to R $ 1.72 / her use of GMG would be feasible in connection with the provision of public services and the value achieving less than or equal to R $ 0.40 / l would be financially viable its use as a sole source of electricity, while considering the non-levy tariff red flag if the purchase price of the fuel mixture reaches equal or lesser value to R $ 1.55 / her use of GMG would be feasible in connection with the provision of public services and the value reaches less than or equal to R $ 0.34 / l would be financially viable its use as a sole source of electricity.

Orientador: Prof. Dr. Julio Carlos Teixeira / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / As turbinas eólicas de velocidade fixa são a tecnologia mais tradicional, robusta e de baixo custo para conversão de energia eólica em eletricidade, em especial para potências abaixo do MW. No entanto, nestes geradores a variação da velocidade do vento é refletida como uma mudança na potência de saída do gerador de energia eólica. Esta característica tem duas grandes desvantagens: a baixa eficiência na operação do gerador fora do ponto máximo de energia e o alto nível da cintilação na rede de distribuição de energia. O uso de transmissão continuamente variável (CVT) no gerador de energia eólica permite a dissociação entre a variação da velocidade do vento e da potência de saída do gerador. O objetivo do presente projeto é desenvolver um sistema de controle capaz de usar esta característica de desacoplamento, a fim de aumentar a eficiência do gerador de energia eólica e diminuir os níveis de cintilação na rede de energia. O controle proposto foi verificado em um modelo de gerador, CVT e a rede elétrica de distribuição. Os resultados mostram que o sistema de controle proposto pode aumentar a energia eólica convertida com um baixo efeito de cintilação no sistema de energia. / The fixed speed wind turbines are the most traditional, robust and low cost technology for wind energy conversion into electricity, particularly for power rating below MW. However, in these generators the wind speed variation is reflected as a change in the power output of the wind generator. This characteristic has two major disadvantages: the low efficiency at generator operation outside the maximum energy point, and the high level of the flicker in the power distribution grid. The use of continuously variable transmission (CVT) in the wind generator allows decoupling between the wind speed variation and the output power of the generator. The aim of this project is to develop a control system able to use this decoupling characteristic in order to increase the efficiency of the wind generator and decrease the flicker levels in the power grid. The proposed control was verified in a model of generator, CVT and the distribution power grid. The results show that the proposed control system can increase the wind energy converted with a low flicker effect in the power system.