Neste trabalho, são apresentados aspectos analíticos computacionais em funções matriciais , enfatizando-se os métodos de Aproximação de Runckel-Pittelkow , dos Aproximantes de Padé e de Decomposição Matricial. É estudada também, a sensibilidade das funções matriciais , isto é, o comportamento das funções matriciais frente perturbações da matriz . Como importante aplicação das fórmulas de Runckel & Pittelkow são obtidas expressões para a solução dinâmica de uma equação diferencial matricial . Além disso, com base nestas fórmulas, é apresentado um programa computacional para computar exponenciais matriciais .

Um tratamento operacional, para as equações diferenciais lineares de ordem superior com coeficientes mat riciais, é dado em termos da solução dinâmica. Tal solução é associada à função de transferência da equação e possui propriedades intrínsecas. Os resultados são estend idos ao caso de equações em diferenças. Para equações de s egunda ordem, em particular, é considerado o problema do tlesclcoplarnento e aproximação dos coeficientes. / An operational treatment of higher -order linear differential equations with matrix coefficients is given in terms of the dynamical solution. This latter is associated with the transfer function enjoys intrinsic properties The results are extended to the case of difference equations. For second-order equations, in particular, it is considered the decoupling problem and the approxilllation of the coefficients.

A tese inicia-se com um resumo onde serão introduzidos conceitos que receberão adiante tratamento analítico mais aprofundado. Após esta breve introdução será relatado o surgimento e a conseqüente evolução histórica das equações de Riccati, até a apresentação de sua forma atual. Definida, classificada e teoricamente desenvolvida, será elucidada a importância da utilização das equações de Riccati (propriedade estabilizadora e transformação das condiçòes de contorno em condições iniciais). A tese tem como proposta aplicar equações de Riccati em sistemas elásticos (como molas, sistemas torcionais, vigas, cascas, etc.) Sistemas estruturais são normalmente analisados através de vetores de estado. Por sua vez, vetores de estado são conectados entre si por matrizes de transferência. Serão analisadas as equações diferenciais que geram as matrizes de transferência e a equação diferencial de quarta ordem que "governa" o comportamento mecânico da viaga e suas respectivas condições de contorno. Feito isto, será definida a equação diferencial matricial de Riccati, cujo desenvolvimento será conduzido à "transformada generalizada de Riccati", poderosa "ferramenta" que aplicada às matrizes de transferência determina o "estado" de um dado sistema estrutural. Finalmente, será apresentado um algoritmo que irá sistematizar a solução de equações matriciais através da transformada generalizada de Riccati, tendo por objetivo sua futura inserção computacional.

Este trabalho trata do estudo e aplicação da técnica de abertura focal sintética (SAFT) na geração de imagens por ultra-som em modo-B com transdutores matriciais lineares, para aplicação em ensaios não destrutivos. Sinais em modo-A são adquiridos e armazenados correspondentes ao meio inspecionado. Implementaram-se duas estratégias de processamento baseadas no método SAFT. A primeira consiste em um elemento central do array emitindo e todos recebendo, resultando em imagens com uma baixa energia acústica envolvida. A outra estratégia considera cada um dos elementos do array emissores e receptores gerando imagens de melhor qualidade, mas requer um maior tempo de processamento. Aplicaram-se técnicas de processamento digital de sinais como: filtragem, extração da envoltória, retificação, compressão logarítmica, interpolação e janelas de ponderação. Arquivos de dados foram gerados com um array de 128 elementos pelos pesquisadores da Universidade de Michigan e disponibilizados no site. Esses foram utilizados para a elaboração e otimização dos algoritmos no MatlabR. As imagens obtidas foram analisadas com relação a alguns parâmetros como a resolução axial e lateral, o contraste e o tempo de processamento. Foi confeccionado, no Laboratório de Ultra-Som da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, transdutor array de 16 elementos. Realizaram-se experimentos, adquirindo-se sinais que foram processados, gerando imagens referentes ao meio inspecionado. / This work deals with the study and application of the synthetic aperture focusing technique (SAFT) for generating ultrasonic images in mode-B with linear array transducers for nondestructive testing applications. Modo-A signals are acquired and stored corresponding to the inspected medium. It was implemented two processing strategies based on SAFT. The first one consists of an array emitting with the central element and receiving with all the elements, resulting in images with a low acoustic energy involved. The second considers each one of the emitting and receiving elements of the array, generating images of better quality but requiring a longer processing time. Digital signal processing techniques were applied such as: filtering, envelope detection, rectification, logarithmic compression, interpolation, and weighting windows. Data were generated with a 128-element array by researchers from the University of Michigan and made available at the institution website. These data were used for elaborating and optimizing the algorithms using MatlabR. The acquired images were analyzed regarding some parameters as axial and lateral resolution, contrast and the processing time. A 16-element array was confectioned in the Ultrasound Laboratory of the School of Engineering at the University of São Paulo. Experiments were conducted and signals were acquired and processed, resulting in images of the inspected medium.

Submitted by Ariel Starke Buzetti null (arielsbuzetti@gmail.com) on 2017-02-24T10:15:27Z No. of bitstreams: 1 Ariel - Dissertação de metrado - versão final.pdf: 5546326 bytes, checksum: 43f9ea288aaf8490ac26436f8aa9685d (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-06T14:13:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 buzetti_as_me_ilha.pdf: 5546326 bytes, checksum: 43f9ea288aaf8490ac26436f8aa9685d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T14:13:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 buzetti_as_me_ilha.pdf: 5546326 bytes, checksum: 43f9ea288aaf8490ac26436f8aa9685d (MD5) Previous issue date: 2017-01-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho aborda um tema recorrente em implementações práticas de sistemas de controle automático, que é a falha de medição dos sensores. Considerou-se que o vetor de estado disponível para a realimentação, denominado x_M(t), apresenta incertezas politópicas, relacionadas às falhas nos sensores. Uma das contribuições desse trabalho é a representação adequada em espaço de estados de um sistema linear e invariante no tempo utilizando x_M(t) e supondo as incertezas de medição invariantes no tempo. Com esta descrição, é proposto um procedimento de projeto de controle chaveado que garante a estabilidade do sistema controlado, com uma taxa de decaimento (beta) mínima previamente especificada. É apresentado um teorema que diminui a norma do controlador, para assim evitar problemas de saturação e uma forma de escolher outros vértices do politopo para diminuir o conservadorismo do sistema. Resultados teóricos e de simulações comprovam que o controlador chaveado proposto é menos conservativo do que o controlador tradicional com apenas um único ganho. Esse trabalho aborda também uma proposta para o projeto de um controlador que garante a estabilidade e uma taxa de decaimento mínima para o sistema controlado, mesmo que as falhas nos sensores variem no tempo. Ambos os projetos de controle são baseados em desigualdades matriciais lineares (do inglês, Linear Matrix Inequalities - LMIs) e utilizam uma função de Lyapunov do tipo quadrática. Análises teóricas, resultados de simulações e implementações práticas no controle de um sistema 2D ball balancer confirmam a eficiência dos dois métodos propostos. / This work addresses a recurring subject in practical implementations of automatic control systems, which is the sensor measurement failure. Thus, the state vector available for feedback, denominated x_ M(t), presents polytopic uncertainties. One of the contributions of this work is an adequate state space representation of a linear time-invariant system using x_ M(t), considering that the measurement uncertainties are time-invariant. Then, using this representation, is proposed a design procedure of a switched control that ensures the stability with a given minimum decay rate (beta) of the controlled system. It is also shown a theorem that decreases the controller's norm to avoid saturation problems and it is demonstrated how to choose the polytope's vertices to decrease the system's conservativeness. A theoretical analysis and simulation results show that the proposed switched control procedure offers less conservative conditions than that provided by using the classical controller with only one gain. This work also presents a controller design that ensures the stability, with a given minimum decay rate, of the controlled system, even if the sensor failure varies in time. Both control designs are based on linear matrix inequalities (LMIs) and use a quadratic Lyapunov function. A practical implementation for controlling a 2D ball balancer system confirms the efficiency of both proposed methods.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-01-18T16:16:10Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aline Carlos de Oliveira - 2016.pdf: 1109303 bytes, checksum: 21ef921b9600f5b6723928640fb5b53f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-01-19T10:30:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aline Carlos de Oliveira - 2016.pdf: 1109303 bytes, checksum: 21ef921b9600f5b6723928640fb5b53f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-19T10:30:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Aline Carlos de Oliveira - 2016.pdf: 1109303 bytes, checksum: 21ef921b9600f5b6723928640fb5b53f (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-09-22 / Matricial tablets containing cashew gum polysaccharide (PGC) have been developed in order to promote mucoadhesion and prolonged release of model drugs with different water solubilities (theophylline and ketoprofen). Tablets were prepared by mixing the drug (40% m/m), diluent and PGC (10 to 50%, m/m). The control formulations were prepared by adding diluent instead polysaccharide. Tablets were prepared in a hydraulic press with 12.5 kN compaction force and 10s dwell time. Then, tablets were evaluated for their mechanical properties, drug content, drug in vitro release and mucoadhesive properties. The friability of the tablets met the limits recommended by the Brazilian Pharmacopoeia. The addition of the polysaccharide in the formulation significantly reduced the tablet hardness, which was also affected by the type of drug incorporated. The in vitro release test was carried out in acid medium (2h), followed by 0.4 M phosphate buffer pH 6.8 (6h). A more prolonged profile was achieved in ketoprofen-loaded tablets. In the case of theophylline-loaded tablets, prolonged release was less effective, even when the highest PGC concentration was used (50%, w/w). Ketoprofen-loaded tablets prepared with 30% of PGC released only 9% of the drug in acidic medium. In phosphate buffer, PGC tablets were capable to prolong ketoprofen release. Linearization of the drug release data showed that PGC tablets best fitted the Higuchi model. Mucoadhesion tests showed that the presence of polyssacharide increase tablet adhesion on the bowel membrane. The degree of mucoadhesion was dependent of the PGC concentration, it was greater when 30% (w/w) polysaccharide was added. The results suggests the use of cashew gum polysaccharide in matrix tablets for prolonged release of water-insoluble drugs and as mucoadhesive agent. / Comprimidos matriciais contendo polissacarídeo extraído da goma do cajueiro (PGC) foram desenvolvidos no intuito de promover mucoadesão e liberação prolongada de fármacos modelo com diferente solubilidade aquosa (teofilina e cetoprofeno). Os comprimidos foram preparados pela mistura de fármaco (40%, m/m), diluente e PGC, este último em concentração na faixa de 10 a 50% (m/m). Comprimidos controle, sem PGC, foram preparados pela substituição do polissacarídeo por diluente. A compactação foi realizada em prensa hidráulica com força de compressão de 12,5 KN exercida por 10 segundos. Os comprimidos foram avaliados quanto as suas propriedades mecânicas, teor e liberação in vitro dos fármacos incorporados e quanto à sua capacidade de mucoadesão ex vivo. A friabilidade dos comprimidos atendeu aos limites da Farmacopeia Brasileira. A adição do polissacarídeo na formulação diminuiu significativamente a dureza dos compactos, a qual também foi afetada pelo tipo de fármaco incorporado. O teste de liberação in vitro foi realizado em meio ácido (2h), seguido de tampão fosfato 0,4 M pH 6,8 (6h) e o maior prolongamento da liberação foi observado no caso do cetoprofeno. Não foi possível observar um prolongamento significativo na liberação da teofilina, mesmo com o aumento da concentração do polissacarídeo na formulação. Para o cetoprofeno, comprimidos contendo 30% de PGC, foram capazes de promover a liberação de apenas 9% do fármaco em meio ácido. Em pH 6,8 a liberação do cetoprofeno foi gradual. A linearização dos dados de liberação mostrou que o modelo de Higuchi foi o que melhor descreveu o comportamento das matrizes. Os testes de mucoadesão demonstraram que a presença do polissacarídeo conferiu mucoadesividade à forma farmacêutica. O grau de mucoadesão foi dependente da concentração do PGC na formulação, sendo maior quando 30% (m/m) do polissacarídeo foram adicionados à formulação. Os resultados sugerem o uso do PGC como agente prolongador da liberação de fármacos pouco solúveis em água em comprimidos matriciais, assim como demonstram seu potencial como agente mucoadesivo.

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Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-12T13:24:10Z No. of bitstreams: 1 ROSEMARY SOUSA CUNHA LIMA - TESE (PPGEP) 2010.pdf: 3173555 bytes, checksum: eb43e3b3de3d9ad75369a30da4e18a31 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-12T13:24:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ROSEMARY SOUSA CUNHA LIMA - TESE (PPGEP) 2010.pdf: 3173555 bytes, checksum: eb43e3b3de3d9ad75369a30da4e18a31 (MD5) Previous issue date: 2010-12-22 / A utilização de biomateriais surgiu em função de pessoas que nascem com problemas em órgãos/tecidos ou os adquirem por traumas. Sua demanda foi enfatizada pelo aumento da expectativa de vida dos seres humanos; recentemente, a área de biomateriais encampou muitos estudos, a exemplo da pesquisa com liberação controlada de fármacos, biosensores e dispositivos biomédicos. Uma das doenças crônicas de grande abrangência na contemporaneidade é o Diabetes mellitus tipo 1, cujo tratamento consiste em administração subcutânea diária de insulina. O objetivo deste trabalho foi desenvolver biofilmes compostos de quitosana e insulina, na perspectiva de administrar o fármaco por uma via alternativa a injetável, em sistemas de liberação controlada, contribuindo para uma maior adesão ao tratamento. Os biofilmes foram desenvolvidos a partir da quitosana adquirida em dois fornecedores diferentes e a insulina utilizada foi a NPH em duas concentrações diferentes. A caracterização foi feita pelas técnicas de Molhabilidade, Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Biodegradação Enzimática, Avaliação da Viabilidade Celular dos Macrófagos e Determinação da Produção de Óxido Nítrico. Foram constatadas pequenas diferenças de hidrofilicidade das amostras, através das análises de molhabilidade. Através dos resultados de FTIR e DRX foi evidenciada a formação do biofilme quitosana/insulina. A morfologia do biofilme não foi modificada consideravelmente, independentemente da presença da insulina, das concentrações e do tipo de quitosana utilizada, sendo a morfologia característica de polímeros de natureza fibrosa, típica da quitosana. Os ensaios realizados por DRX demonstraram variação da cristalinidade nas preparações sendo constatada maior cristalinidade para a preparação de quitosana a 1%, Sigma Aldrich®, GD 75% (B2.1) e menor para a preparação de quitosana a 1,5% Sigma Aldrich®, GD 85% / 50UI de insulina, (B1.4). O DSC acusou três eventos térmicos mostrando que a presença insulina nas preparações de baixa massa molar se equivaleu aos efeitos constatados nas preparações de alta massa molar. A TG constatou maior perda de massa nas preparações de quitosana sem insulina. Os ensaios de biodegradação foram aplicados aos biofilmes de quitosana Sigma Aldrich® a 1%, resultando numa maior degradação para a composição a 1% / 50 UI de insulina (B1.3) e menor para a composição de quitosana a 1 % sem insulina (B1.1). Os ensaios de toxicidade demonstraram nas composições B, a viabilidade da utilização deste sistema como alternativa viável para o tratamento do Diabetes mellitus. / The use of biomaterials was induced to help people borned with problems in organs / tissue or people that acquired them by traumas. This demand was increased by the human beings prolonged life expectance. Recently in the area of biomaterials, many studies have been published, such as researches on drug delivery systems, biosensors and biomedical devices. One of the high incidences of chronic diseases in contemporary society is Diabetes mellitus type 1, which treatment consists of daily subcutaneous administration of insulin. The aim of this study was to develop biofilms composed of chitosan and insulin, towards an alternative to the injectable drug administration, using drug delivery systems to increase adherence to the treatment. Biofilms were developed from chitosan from two different suppliers and NPH insulin was used in two different concentrations. The films were characterized by the techniques of Wettability, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffraction (XRD), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TG), Scanning Electron Microscopy (SEM), Enzymatic Biodegradation, Assessment of Viability and Determination of Macrophage Nitric Oxide Production. We found small differences in hydrophilicity of the samples observing wettability analysis. The results of FTIR and XRD confimed the formation of biofilms chitosan / insulin. The biofilms morphology didn’t change substantially, regardless the presence of insulin concentrations and the type of chitosan used, presenting a nature fibrous polymer characteristic morphology, typical for chitosan. Tests conducted by XRD showed a variation of crystallinity in the samples. The highest crystallinity was found for the chitosan (1%), Sigma Aldrich ®, 75% GD (B2.1) preparation and lowest for the chitosan (1.5%), Sigma Aldrich ®, GD 85%, plus 50 IU of insulin, (B1.4) preparation. The DSC observed three thermal events showing that insulin presence in preparations of low molecular weight was equivalent to the effects of that in preparations of high molecular weight. The TG showed a higher weight loss for preparations of chitosan without insulin. The biodegradation tests were applied to chitosan from Sigma Aldrich® 1% biofilms, and showed the highest degradation for the composition of 1% / 50 IU of insulin (B1.3) and the lowest for the composition of chitosan 1% without insulin ( B1.1). The toxicity tests showed the feasibility to use this system as a viable alternative for the treatment of Diabetes mellitus.

PAULA, A. R. Controle tolerante a falhas aplicado ao modelo de um robô móvel com restrições não holonômicas. 2017. 95 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-10-06T18:14:13Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_arpaula.pdf: 1761285 bytes, checksum: acdb39ee7e0e6d99976283a94c1d4abe (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-11-03T16:41:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_arpaula.pdf: 1761285 bytes, checksum: acdb39ee7e0e6d99976283a94c1d4abe (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-03T16:41:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_arpaula.pdf: 1761285 bytes, checksum: acdb39ee7e0e6d99976283a94c1d4abe (MD5) Previous issue date: 2017-07-31 / This work presents the theory and simulation of a model-based Fault Tolerant Control (FTC) strategy for a mobile robot with nonholonomic constraints. The control system consists of a controller whose gain is designed by Linear Matrix Inequalities (LMI) applied to track the robot's linear and angular velocity references. The model used for the robot is Linear Parameter-Varying (LPV) where an LPV observer is also designed by LMI for feedback control purpose. The presented FTC technique is capable of identifying and isolate either multiple faults, simultaneous or non-simultaneous, at the actuators or sensors. The fault identification process applies a Recursive Kalman Filter for each plant component, whether it is an actuator or sensor, in order to identify and isolate the fault. These faults are predicted in a state-space model and introduced in an additive or multiplicative way. LPV virtual actuators and sensors act in the fault correction, which spares the need of the real-time redesign of the controller. Simulation results showcase and validate the presented theory for the FTC strategy including discussion of the pros and cons of its application. / Este trabalho apresenta o estudo teórico e as simulações de uma estratégia de Controle Tolerante a Falhas (FTC, do inglês Fault Tolerant Control) baseada em modelo para um robô móvel com restrições não holonômicas. Essa estratégia de controle é capaz de manter a operação do sistema em malha fechada mesmo sob a influência de falhas nos atuadores e sensores. As falhas são desvios do funcionamento adequado do componente e são classificadas como multiplicativas ou aditivas. O sistema de controle consiste em um controlador com ganho projetado por Inequações Matriciais Lineares (LMI, do inglês Linear Matrix Inequalities) aplicado para o seguimento das referências de velocidade linear e angular do modelo de um robô móvel sobre duas rodas ativas. A dinâmica do robô é descrita por um modelo do tipo Linear com Parâmetros Variantes (LPV), para o qual um observador LPV também é projetado por LMI para o fechamento da malha de controle. A técnica FTC utilizada é capaz de identificar e isolar múltiplas falhas, simultâneas ou não, nos atuadores e sensores do sistema. O processo de identificação de falhas utiliza um Filtro de Kalman Recursivo para estimar a magnitude da falha em cada componente da planta, sendo ele um atuador ou um sensor. A correção das falhas é realizada por meio de atuadores e sensores virtuais LPV, dispensando assim a necessidade de reprojetar o controlador. O resultados de simulação computacionais validam a teoria apresentada pela técnica FTC evidenciando as vantagens e as desvantagens da sua aplicação.