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[en] ON THE MIN DISTANCE SUPERSET PROBLEM / [pt] SOBRE O PROBLEMA DE SUPERSET MÍNIMO DE DISTÂNCIASLEONARDO LOBO DA CUNHA DA FONTOURA 09 June 2016 (has links)
[pt] O Partial Digest Problem (problema de digestão parcial), também
conhecido como o Turnpike Problem, consiste na construção de um conjunto
de pontos na reta real dadas as distâncias não designadas entre todos os
pares de pontos. Uma variante deste problema, chamada Min Distance
Superset Problem (problema de superset de distância mínimo), lida com
entradas incompletas em que algumas distâncias podem estar faltando. O
objetivo deste problema é encontrar um conjunto mínimo de pontos na reta
real, tal que as distâncias entre cada par de pontos contenham todas as
distâncias de entrada.
As principais contribuições deste trabalho são duas formulações de programação matemática diferentes para o Min Distance Superset Problem:
uma formulação de programação quadrática e uma formulação de programação inteira. Mostramos como aplicar um método de cálculo direto
de limites de valores de variáveis através de uma relaxação Lagrangeana da
formulação quadrática. Também introduzimos duas abordagens diferentes
para resolver a formulação inteira, ambas baseadas em buscas binárias na
cardinalidade de uma solução ótima. A primeira baseia-se num subconjunto
de variáveis de decisão, na tentativa de lidar com um problema de viabilidade
mais simples, e o segundo é baseado na distribuição de distâncias entre
possíveis pontos disponíveis. / [en] The Partial Digest Problem, also known as the Turnpike Problem,
consists of building a set of points on the real line given their unlabeled
pairwise distances. A variant of this problem, named Min Distance Superset
Problem, deals with incomplete input in which distances may be missing.
The goal is to find a minimal set of points on the real line such that the
multiset of their pairwise distances is a superset of the input.
The main contributions of this work are two different mathematical
programming formulations for the Min Distance Superset Problem:
a quadratic programming formulation and an integer programming
formulation.We show how to apply direct computation methods for variable
bounds on top of a Lagrangian relaxation of the quadratic formulation. We
also introduce two approaches to solve the integer programming formulation,
both based on binary searches on the cardinality of an optimal solution.
One is based on a subset of decision variables, in an attempt to deal with a
simpler feasibility problem, and the other is based on distributing available
distances between possible points.
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[en] MATHEMATICAL MODELING OF CURVED RECTANGULAR WAVEGUIDES USING THE VARIATIONAL RAYLEIGH-RITZ METHOD / [pt] MODELAGEM MATEMÁTICA DE GUIAS DE ONDA RETANGULARES CURVADOS USANDO O MÉTODO VARIACIONAL DE RAYLEIGH-RITZPAULO ROBERTO DE JESUS DANTAS 28 August 2023 (has links)
[pt] Este estudo apresenta um método computacional para modelar campos
eletromagnéticos em guias de onda retangulares curvados com seção transversal
uniforme, usando o método variacional de Rayleigh-Ritz. Potenciais aplicações
desta pesquisa em engenharia incluem o projeto de alimentadores para antenas,
conversores de modais na faixa de micro-ondas, filtros, entre outros. Embora
vários modelos tenham sido propostos para resolver este problema, as técnicas
numéricas convencionais baseadas em elementos finitos, diferenças finitas e
volumes finitos requerem altos custos computacionais. Para superar esses
problemas, foi desenvolvida uma formulação variacional para resolver as
equações de Maxwell em um sistema de coordenadas toroidal local, por meio
de um novo funcional introduzido neste trabalho. O funcional foi adaptado
para domínios uniformemente curvados com seção transversal arbitrária, e
investigações analíticas foram conduzidas para confirmar suas características
estacionárias. O formalismo Rayleigh-Ritz foi utilizado para converter o
funcional em um problema equivalente de autovalores e autovetores, usando
uma expansão em harmônicas retangulares de um guia de onda reto como
funções de base para modelar um guia de onda retangular curvo. Um algoritmo
numérico foi desenvolvido em Matlab para validar nosso modelo, e os resultados
foram comparados com soluções perturbacionais e numéricas de referência,
demonstrando alta precisão e menor custo computacional. / [en] This study presents a computational method for modeling
electromagnetic fields in curved rectangular waveguides with uniform cross-section, using the variational Rayleigh-Ritz method. The potential applications
of this research in engineering include the design of feeders for antennas,
microwave mode converter devices, filters, among others. While various
models have been proposed to solve this problem, conventional numerical
techniques based on finite elements, finite differences, and finite volumes
require high computational costs. To overcome these issues, a variational
formulation for solving Maxwell s equations in a local toroidal coordinate
system was developed via a novel functional introduced in this work. The
functional was adapted to handle uniformly bend domains with arbitrary cross-section, and analytical investigations were conducted to confirm its stationary
characteristics. The Rayleigh-Ritz formalism was employed to convert the
functional into an equivalent problem of eigenvalues and eigenvectors using an
expansion in terms of rectangular harmonics of a straight waveguide as basis
functions for modeling a bend rectangular waveguide. A numerical algorithm
was developed in Matlab to validate our model, and the results were compared
against reference perturbational and numerical solutions, demonstrating high
accuracy and lower computational costs.
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