Dentro do conceito de "Edifício Inteligente", que tem como objetivo a otimização da infra-estrutura física e do ambiente em relação a aspectos de produtividade e comportamentais, este trabalho apresenta uma metodologia para modelagem e simulação de estratégias de gerenciamento de sistemas de ar condicionado onde focaliza-se a integração do ar condicionado com os demais sistemas de um edifício. Para tanto introduz-se uma abordagem híbrida onde são considerados aspectos de Sistemas a Eventos Discretos e de Sistemas de Variáveis Contínuas. Como estudo de caso apresenta-se a modelagem do sistema de ar condicionado do Prédio dos Ambulatórios do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de São Paulo, para o qual se aplica o método proposto para análise do tratamento de perturbações no sistema de ar condicionado resultantes de variações da carga térmica. / Considering "Intelligent Buildings", which have as one of its purpose to improve its structure and environment in order maximise the effectiveness of its occupants, this work introduce a methodology for modelling and simulation of HVAC systems. The focus is on the integration of the HVAC system with other building systems. A hybrid approach is introduced to consider both discrete and continuous aspects. As case study, we present the models for the Ambulatory Building of Hospital of the Medical School of São Paulo University. Particularly, the proposed methodology is used to analyse if the response of the HVAC system to thermal load variations can be enhanced, improving the thermal comfort, when integration between systems is considered.

A utilização simultânea de diferentes tecnologias de sensores é um método eficiente para aumentar o desempenho de sistemas sensoriais. Com o intuito de contribuir para um melhor controle da qualidade de combustíveis brasileiros, foram desenvolvidos neste trabalho sensores para serem utilizados em Língua e Narizes Eletrônicos. Estes sistemas multissensoriais foram utilizados separadamente, bem como simultaneamente, integrando-os para a avaliação da qualidade de gasolina e etanol. Desse modo, foram fabricados dois tipos de sistemas multissensoriais híbridos. O primeiro sistema foi composto pela integração de uma Língua Eletrônica (LE) e de um Nariz Eletrônico (NE), denominado SH-1. Neste sistema multissensorial, a impedância elétrica do conjunto dos diferentes sensores, baseados em filmes nanoestruturados de diferentes polímeros condutores depositados sobre diferentes microeletrodos de ouro, foi medida simultaneamente no líquido e no vapor de amostras de combustíveis. Já o segundo sistema multissensorial híbrido, SH-2, foi composto pela união de dois tipos de NEs e foi fabricado integrando sensores produzidos a partir de microbalanças de quartzo e de uma matriz de capacitores, ambos funcionalizados com os mesmos materiais sensoativos, polímeros condutores e metaloporfirinas. A frequência de oscilação do cristal de quartzo, bem como a capacitância da matriz de capacitores foram medidas no vapor de combustíveis. Estes sistemas híbridos são de fácil fabricação, simples operação e sensíveis a uma grande variedade de substâncias químicas de interesse. Foram empregadas ferramentas de análise multivariada de dados para a calibração e validação dos sensores, bem como para a interpretação dos resultados obtidos. / The simultaneous use of different sensor technologies is an efficient method to increase the performance of sensor systems. Aiming to contribute to a better quality control of Brazilian fuels, sensors were developed in this work to be used in electronic tongue and electronic noses. These multisensor systems were used separately and simultaneously integrating them to evaluation the quality of gasoline and ethanol. Thus, two types of multisensor hybrid systems were manufactured. The first system was composed by the integration of an Electronic Tongue (LE) and an Electronic Nose (NE), called SH-1. In this multisensor system, the electrical impedance of all the different sensors, based on nanostructured films of conducting polymers deposited on different gold microelectrodes, was measured simultaneously in both liquid and vapor fuel samples. The second multisensor hybrid system, SH-2, was composed by the union of two types of NEs and was fabricated by integrating sensors made from quartz microbalance and an array of capacitors, both functionalized with the same sensitive materials, conducting polymers and metalloporphyrins. The oscillation frequency of quartz crystal, and the capacitance of the array of capacitors were measured in the fuel vapor. These hybrid systems are easy to fabricate, simple to operate and sensitive to a wide variety of chemicals of interest. Tools for multivariate analysis were used for calibration and validation of the sensors, as well as for the interpretation of results.

A utilização simultânea de diferentes tecnologias de sensores é um método eficiente para aumentar o desempenho de sistemas sensoriais. Com o intuito de contribuir para um melhor controle da qualidade de combustíveis brasileiros, foram desenvolvidos neste trabalho sensores para serem utilizados em Língua e Narizes Eletrônicos. Estes sistemas multissensoriais foram utilizados separadamente, bem como simultaneamente, integrando-os para a avaliação da qualidade de gasolina e etanol. Desse modo, foram fabricados dois tipos de sistemas multissensoriais híbridos. O primeiro sistema foi composto pela integração de uma Língua Eletrônica (LE) e de um Nariz Eletrônico (NE), denominado SH-1. Neste sistema multissensorial, a impedância elétrica do conjunto dos diferentes sensores, baseados em filmes nanoestruturados de diferentes polímeros condutores depositados sobre diferentes microeletrodos de ouro, foi medida simultaneamente no líquido e no vapor de amostras de combustíveis. Já o segundo sistema multissensorial híbrido, SH-2, foi composto pela união de dois tipos de NEs e foi fabricado integrando sensores produzidos a partir de microbalanças de quartzo e de uma matriz de capacitores, ambos funcionalizados com os mesmos materiais sensoativos, polímeros condutores e metaloporfirinas. A frequência de oscilação do cristal de quartzo, bem como a capacitância da matriz de capacitores foram medidas no vapor de combustíveis. Estes sistemas híbridos são de fácil fabricação, simples operação e sensíveis a uma grande variedade de substâncias químicas de interesse. Foram empregadas ferramentas de análise multivariada de dados para a calibração e validação dos sensores, bem como para a interpretação dos resultados obtidos. / The simultaneous use of different sensor technologies is an efficient method to increase the performance of sensor systems. Aiming to contribute to a better quality control of Brazilian fuels, sensors were developed in this work to be used in electronic tongue and electronic noses. These multisensor systems were used separately and simultaneously integrating them to evaluation the quality of gasoline and ethanol. Thus, two types of multisensor hybrid systems were manufactured. The first system was composed by the integration of an Electronic Tongue (LE) and an Electronic Nose (NE), called SH-1. In this multisensor system, the electrical impedance of all the different sensors, based on nanostructured films of conducting polymers deposited on different gold microelectrodes, was measured simultaneously in both liquid and vapor fuel samples. The second multisensor hybrid system, SH-2, was composed by the union of two types of NEs and was fabricated by integrating sensors made from quartz microbalance and an array of capacitors, both functionalized with the same sensitive materials, conducting polymers and metalloporphyrins. The oscillation frequency of quartz crystal, and the capacitance of the array of capacitors were measured in the fuel vapor. These hybrid systems are easy to fabricate, simple to operate and sensitive to a wide variety of chemicals of interest. Tools for multivariate analysis were used for calibration and validation of the sensors, as well as for the interpretation of results.

Técnicas de Agrupamento vêm obtendo bons resultados quando utilizados em diversos problemas de análise de dados, como, por exemplo, a análise de dados de expressão gênica. Porém, uma mesma técnica de agrupamento utilizada em um mesmo conjunto de dados pode resultar em diferentes formas de agrupar esses dados, devido aos possíveis agrupamentos iniciais ou à utilização de diferentes valores para seus parâmetros livres. Assim, a obtenção de um bom agrupamento pode ser visto como um processo de otimização. Esse processo procura escolher bons agrupamentos iniciais e encontrar o melhor conjunto de valores para os parâmetros livres. Por serem métodos de busca global, Algoritmos Genéticos podem ser utilizados durante esse processo de otimização. O objetivo desse projeto de pesquisa é investigar a utilização de Técnicas de Agrupamento em conjunto com Algoritmos Genéticos para aprimorar a qualidade dos grupos encontrados por algoritmos de agrupamento, principalmente o k-médias. Esta investigação será realizada utilizando como aplicação a análise de dados de expressão gênica. Essa dissertação de mestrado apresenta uma revisão bibliográfica sobre os temas abordados no projeto, a descrição da metodologia utilizada, seu desenvolvimento e uma análise dos resultados obtidos. / Clustering techniques have been obtaining good results when used in several data analysis problems, like, for example, gene expression data analysis. However, the same clustering technique used for the same data set can result in different ways of clustering the data, due to the possible initial clustering or the use of different values for the free parameters. Thus, the obtainment of a good clustering can be seen as an optimization process. This process tries to obtain good clustering by selecting the best values for the free parameters. For being global search methods, Genetic Algorithms have been successfully used during the optimization process. The goal of this research project is to investigate the use of clustering techniques together with Genetic Algorithms to improve the quality of the clusters found by clustering algorithms, mainly the k-means. This investigation was carried out using as application the analysis of gene expression data, a Bioinformatics problem. This dissertation presents a bibliographic review of the issues covered in the project, the description of the methodology followed, its development and an analysis of the results obtained.

Dentro do conceito de "Edifício Inteligente", que tem como objetivo a otimização da infra-estrutura física e do ambiente em relação a aspectos de produtividade e comportamentais, este trabalho apresenta uma metodologia para modelagem e simulação de estratégias de gerenciamento de sistemas de ar condicionado onde focaliza-se a integração do ar condicionado com os demais sistemas de um edifício. Para tanto introduz-se uma abordagem híbrida onde são considerados aspectos de Sistemas a Eventos Discretos e de Sistemas de Variáveis Contínuas. Como estudo de caso apresenta-se a modelagem do sistema de ar condicionado do Prédio dos Ambulatórios do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de São Paulo, para o qual se aplica o método proposto para análise do tratamento de perturbações no sistema de ar condicionado resultantes de variações da carga térmica. / Considering "Intelligent Buildings", which have as one of its purpose to improve its structure and environment in order maximise the effectiveness of its occupants, this work introduce a methodology for modelling and simulation of HVAC systems. The focus is on the integration of the HVAC system with other building systems. A hybrid approach is introduced to consider both discrete and continuous aspects. As case study, we present the models for the Ambulatory Building of Hospital of the Medical School of São Paulo University. Particularly, the proposed methodology is used to analyse if the response of the HVAC system to thermal load variations can be enhanced, improving the thermal comfort, when integration between systems is considered.

Este trabalho discorre sobre o emprego de sistemas híbridos voltados resolução de problemas de otimizando. Como problemas de otimizando entende-se como sendo o emprego de técnicas que visam aumentar a produtividade de alguma tarefa, otimizando seus procedimentos. Desta forma, utiliza-se neste trabalho o paradigma de Algoritmos Genéticos sobre um modelo de Redes Neurais para otimizar seu funcionamento, tornando-o mais rapido e de tamanho menor na tarefa de reconhecimento de padrões. O modelo de Rede Neural escolhido para o reconhecimento de padrões foi o modelo de Teuvo Kohonen, também conhecido como modelo dos mapas auto organizados (SOM - Self Organization Feature Map). Este modelo tem sido empregado, obtendo ótimos resultados, no reconhecimento dos mais diversos padrões, como padrões fonéticos e padrões visuais, destacando sua aplicação em sistemas de reconhecimento 6tico de caracteres (OCR - Optical Character Recognization), que será explorado em detalhes no decorrer deste trabalho. O paradigma de Algoritmos Genéticos, criado por John Holland, alcança ótimo desempenho na resolução de problemas de otimizando, seja na classificação e seleção do melhor procedimento, seja no desenvolvimento de um novo procedimento baseado na interação do sistema com procedimentos anteriores. Desta forma, os algoritmos genéticos podem ser aplicados em atividades como seleção e classificação, tal como a aplicação para resolver o problema do caixeiro viajante, ou na geração de uma nova estrutura baseada em estruturas anteriores, a citar o redimensionamento de uma rede neural artificial para reduzir o seu tamanho. Em última instância, este trabalho se propõe a otimizar um sistema de reconhecimento de caracteres utilizando o melhor dos dois paradigmas anteriormente discutidos, obtendo resultados muito satisfatórios na realização dos procedimentos. / This work is about applying hybrid systems to the solving of optimization problems. We consider optimization problems as the productivity increase of some tasks by fine tuning their procedures using a Genetic Algorithm paradigm on a neural network model, optimizing its functionality, making it faster and decreasing the size of neural network. We choose Teuvo Kohonen's model for pattern recognition, also know as Self-Organization Feature Map - SOM, which has been used on a wide range of pattern recognition problems, such as phonetic an visual patterns, specially on Optical Character Recognition - OCR systems, which we will discuss later. The Genetic Algorithm paradigm, created by John Holland, reaches high score performances on solving optimization problems applyed on classification and selection process. In this way, genetic algorithms are suitable for selection and classification problems, such as solving the travelling sales person problem or on generating new structures based on prior ones as neural network redimensioning to reduce its size. The proposal is optimizing the Optical Character Recognition mixing the best properties of both paradigm, aimed very satisfactory results on process execution.

The greening of air transport is the driver for developing technologies to reduce the environmental impact of aviation with the aim of halving the amount of carbon dioxide (COଶ) emitted by air transport, cutting specific emissions of nitrogen oxides (NO୶) by 80% and halving perceived noise by the year 2020. Fuel Cells (FC) play an important role in the new power generation field as inherently clean, efficient and reliable source of power especially when comparing with the traditional fossil-fuel based technologies. The project investigates the feasibility of using an electric hybrid system consisting of a fuel cell and battery to power a small model aircraft (PiperCub J3). In order to meet the desired power requirements at different phases of flight efficiently, a simulation model of the complete system was first developed, consisting of a Proton Exchange Membrane hybrid fuel cell system, 6DoF aircraft model and neural network based controller. The system was then integrated in one simulation environment to run in real-time and finally was also tested in hardware-in-the-loop with real-time control. The control strategy developed is based on a neural network model identification technique; specifically Model Reference Control (MRC), since neural network is well suited to nonlinear systems. To meet the power demands at different phases of flight, the controller controls the battery current and rate of charging/discharging. Three case studies were used to validate and assess the performance of the hybrid system: battery fully charged (high SOC), worst case scenario and taking into account the external factors such as wind speeds and wind direction. In addition, the performance of the Artificial Neural Network Controller was compared to that of a Fuzzy Logic controller. In all cases the fuel cell act as the main power source for the PiperCub J3 aircraft. The tests were carried-out in both simulation and hardware-in-the-loop.

L'objectif de cette recherche est d'établir des mécanismes de formation de la structure des systèmes hybrides organique-inorganique à base des oligomères uréthane et silicates en fonction de la réactivité de la composant organique, d'identifier l'impact de l'organisation structurelle du OIS obtenue sur leurs propriétés électriques et thermomécaniques, de sorption et de l'activité du capteur. La signification pratique des résultats est la détermination de l'impact de la réactivité composant organique sur la structure des systèmes hybrides polymère organique-inorganique avec la possibilité d'obtenir des matériaux avec des propriétés spéciales prévisibles. Les résultats peuvent être utilisés comme base scientifique pour comprendre l'interconnexion de la structure, les propriétés et les moyens de leur régulation en direction de systèmes hybrides polymère organique-inorganique. La sensibilité très élevée pour les différents types de solvants, qui, combiné avec une haute sélectivité, a été révélé pour les systèmes de synthèse, la possibilité de leur utilisation pratique en tant que matières capteur existe.

The greening of air transport is the driver for developing technologies to reduce the environmental impact of aviation with the aim of halving the amount of carbon dioxide (COଶ) emitted by air transport, cutting specific emissions of nitrogen oxides (NO୶) by 80% and halving perceived noise by the year 2020. Fuel Cells (FC) play an important role in the new power generation field as inherently clean, efficient and reliable source of power especially when comparing with the traditional fossil-fuel based technologies. The project investigates the feasibility of using an electric hybrid system consisting of a fuel cell and battery to power a small model aircraft (PiperCub J3). In order to meet the desired power requirements at different phases of flight efficiently, a simulation model of the complete system was first developed, consisting of a Proton Exchange Membrane hybrid fuel cell system, 6DoF aircraft model and neural network based controller. The system was then integrated in one simulation environment to run in real-time and finally was also tested in hardware-in-the-loop with real-time control. The control strategy developed is based on a neural network model identification technique; specifically Model Reference Control (MRC), since neural network is well suited to nonlinear systems. To meet the power demands at different phases of flight, the controller controls the battery current and rate of charging/discharging. Three case studies were used to validate and assess the performance of the hybrid system: battery fully charged (high SOC), worst case scenario and taking into account the external factors such as wind speeds and wind direction. In addition, the performance of the Artificial Neural Network Controller was compared to that of a Fuzzy Logic controller. In all cases the fuel cell act as the main power source for the PiperCub J3 aircraft. The tests were carried-out in both simulation and hardware-in-the-loop.

Waterhammer is an undesirable event, caused by sudden flow changes in a confined pipe system. When it occurs, its consequences can be very costly and even sometimes deadly. In general, it may be encountered in the penstocks of hydropower plants, water transmission lines, water networks, etc. Therefore, the operation guidelines of the hydropower plants should be defined correctly. In this thesis, waterhammer problems in pumped storage hydropower plants are investigated. Time dependent flow conditions in the penstocks are studied by the help of computer software, HAMMER. The software solves nonlinear differential equations by using method of characteristics. Firstly, hydraulic transients for various operational cases are investigated using some scenarios. Then a surge tank, protective device for waterhammer, is added to the system and for the same operational cases, hydraulic transients are studied again. Finally, the results obtained from the operation of the system with and without surge tank are compared. Wind-hydro hybrid systems are also included in the study.