Orientadores: Mônica Alonso Cotta, Peter Alexander Bleinroth Schulz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-02T17:54:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vicaro_KlausOrian_D.pdf: 6412839 bytes, checksum: d994f5b0a67263a799df2b77a074f96b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho caracterizamos as propriedades elétricas de nanoestruturas semicondutoras de InAs/InP, principalmente quantum dots e quantum wires, obtidas pelo modo de crescimento Stranski-Krastanov com epitaxia por feixe químico (CBE). Medidas de topografia, de condutância elétrica e corrente-voltagem com resolução espacial foram realizadas nas estruturas crescidas utilizando microscopia de força atômica em modo condutivo (C-AFM) com ponta metalizada. Estruturas tipo mesa foram processadas nas amostras usadas em C-AFM e medidas elétricas a temperaturas mais baixas que 273 K foram adquiridas. Transporte por emissão termiônica tridimensional (não-homogêneo) foi observado entre a ponta condutora e as nanoestruturas de InAs. Isso sugere que as vizinhanças da nanoestrutura, formada pela wetting layer (WL), alteram a configuração da altura da barreira, tornando-a dependente da voltagem aplicada na junção metal-semicondutor. Por outro lado, a voltagem de limiar, definida como a voltagem necessária para obter a menor corrente elétrica detetável, varia com o tamanho e forma da nanoestrutura; ela está relacionada com o estado eletrônico da nanoestrutura e também com o gap eletrônico do semicondutor, que é menor nas nanoestruturas maiores. Condução elétrica por hopping e ruído telegráfico aleatório (RTN) foram observados a baixas temperaturas nos dispositivos fabricados via e-beam com dezenas ou centenas de nanoestruturas de InAs/InP. O transporte tipo hopping de Éfros-Shklovskii ocorre a temperaturas mais altas (> 70 K) e polarizações baixas onde a densidade de portadores no dispositivo é baixa e a interação coulombiana forte. Com o aumento da polarização o hopping muda para intervalo variável de Mott em sistemas 2D, e correlacionado com a dimensionalidade da WL ¿o canal de condução. O RTN aparece em temperaturas mais baixas (< 40 K) mas somente nos dispositivos contendo nanoestruturas que permitem o aprisionamento de portadores. Simulações numéricas usando um modelo heurístico mostraram que poucas nanoestruturas podem alterar o transporte elétrico num ensemble com centenas delas / Abstract: In this work we characterized the electrical properties of InAs/InP semiconductor nanostructures, mainly quantum dots e quantum wires, obtained by Stranski-Krastanov growth mode using chemical beam epitaxy (CBE). Topography, electrical conductance, and current-voltage measurements with spatial resolution were performed on the grown structures using atomic force microscopy in conductive mode (C-AFM) with metalized tip. Mesa-like structures were processed on the samples used in C-AFM; electrical measurements at temperatures lower than 273 K were then acquired. Three-dimensional thermionic emission (non-homogeneous) transport was observed between the conductive tip and the InAs nanostructures. This suggests that the nanostructure neighborhood, formed by the wetting layer (WL), changes the barrier height configuration and makes it dependent on the voltage applied to the metal-semiconductor junction. On the other hand, the threshold voltage, defined as the voltage necessary to detect the lowest current level, varies with nanostructure size and shape; it is related to the nanostructure electronic state and also to the semiconductor electronic gap that is smaller for the larger nanostructures. Electrical conductance via hopping and random telegraphic noise (RTN) were observed at low temperatures on the devices fabricated via e-beam with dozens or hundreds of InAs/InP nanostructures. The Éfros-Shklovskii hopping transport occurs at higher temperatures (> 70 K) and low polarizations where the device carrier density is low and the coulombian interaction is strong. Increasing the polarization the hopping changes to the Mott variable range on 2D system, which correlates to the WL dimensionality ¿the conduction channel. The RTN appears in low temperatures (< 40 K) but only in those devices with nanostructures that allow carrier trapping. Numerical simulations using a heuristic model showed that few nanostructures can change the electrical transport in an ensemble with hundreds of them / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 01/13463-1 / FAPESP

Orientador: José Brás Barreto de Oliveira / Banca: José Humberto Dias da Silva / Banca: Euzi Conceição Fernandes da Silva / O Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividadesde pesquisa em materiais de diversos campi / Resumo: Estruturas dot-in-a-well (DWELL) têm sido extensivamente estudadas nos últimos anos devido a sua relevância para a fabricação de dispositivos ópticos e eletrônicos, em especial os fotodetectores e lasers de alto desempenho. inserir pontos quânticos (QDs) em poços quânticos (QWs) aumenta a densidade dos pontos quânticos que, somado ao confinamento adicional fornecido pelo poço quântico, resulta em eficiência óptica elevada. Muitos trabalhos se dedicam ao estudo da dinâmica dos portadores, a fim de compreender melhor o funcionamento dos dispositivos, principalmente em altas temperaturas. Em nosso estudo, as amostras DWELL, em que os pontos de InAs são confinados em poços de InGaAs, foram crescidas sobre um substrato de GaAs por epitaxia de feixe molecular (MBE) e analisadas a partir de medidas de fotoluminiscência (PL). Os pontos quânticos foram obtidos pelo método de Stranski-Krastanov. Para realizar as medidas de PL foi utilizado um monocromador Jobin Yvon T64000. As amostras foram inseridas em um criostato de Janis, com circuito fechado de He, e excitadas por um laser de Ar. O sinal da PL, depois de espalhado, foi detectado por um detector de Ge e registrado usando um amplificador lock-in. Nos espectros de emissão foram identificados três picos em medidas com alta potência de excitação e baixa temperatura. Os resultados das medidas de PL em função da potência de excitação indicaram que se tratava de transições entre níveis confinados nos QDs. Não foi identificado comportamento bi-modal no crescimento dos pontos quânticos nas amostras analisadas. Os resultados das medidas de PL, para diferentes regimes de excitação, mostraram que em todas as transições ópticas investigadas há éxcitons envolvidos e as recombinações não radiativas são insignificantes. Os gráficos de intensidade da PL integrada em função da... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The dot-in-well (DWELL) structure has been exensively studied in recent years because of its relevance to the fabrication of optical and electronic devides, in particular, high-performance photodetectors. The insertion of quantum dots (QD) in the well increases the density of dots which, added to the additional confinement provided by the quantum well, results in a higher optical efficiency. Many works has been devoted to the study of the dynamics carriers in order to properly understand the functioning of devices mostly at high temperatures. In our study, a DWELL sample, in which InAs QDs are confined in InGaAs wells, was grown on a GaAs substrate by molecular beam epitaxy (MBE) and was analyzed by photoluminescence (PL) measurements. The quantum dots were grown by typical Stranski-Krastanov method. The PL spectra were obtained in a T64000 Jobin Yvon Monochromator. The sample was inserted in a Janis He-closed-circuit crystat and excited using an Ar-ion laser. The PL signal, after dispersed, was detected by a Ge-detector and recorded using a loock-in amplifier. In the emission spectra is possible to identify 3 peaks in high power and low temperature. The results of PL measurements depending on the power excitation showed that the peaks are related to transitions between the confined levels in the QDs. Not been identified bi-modal behavior in the growth of quantum dots in the samples analyzed. The results of the PL measurments for different excitation regimes showed that in all the investigated optical transitions there excitons involved and non radiative recombinations are insignificant. The graphics of integrated PL intensity as a function or inverse temperature allowed finding different ranges of temperature and the activation energies associated with the processes of thermal escape of... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Nesta tese apresentamos uma contribuição para o estudo da transição do retrato de fase de uma equação diferencial descontínua específica ao longo de uma linha de descontinuidade. A equação diferencial que tratamos neste trabalho é a das linhas de curvatura principal de uma superfície S contendo uma curva distinguida B e imersa em R^3. A linha de descontinuidade é a curva B, a qual é o bordo comum de duas superfícies suaves justapostas que formam S. Na primeira parte do trabalho consideramos a superfície seccionalmente suave, S = S+ U B U S-, obtida pela justaposição de S+ e S- ao longo do bordo comum B. O estudo da configuração principal de S nos casos em que as linhas de curvatura principal das superfícies S+ e S- tem contato quadrático ou cruzam transversalmente B foi feito por comparação com a configuração principal de uma superfície suave, obtida de S pelo processo da \"regularização\" ao longo da curva de descontinuidade B. Na segunda parte do trabalho estudamos as linhas de curvatura principal de uma superfície S em R^3 com bordo B e da superfície suave obtida de S através dos processos de engrossamento e regularização definidos por Garcia e Sotomayor em [5], onde os autores consideraram o caso genérico, sem pontos umbílicos e contato quadrático de uma linha de curvatura principal com B. Damos aqui continuidade ao estudo feito em [5] analisando o caso de contato cúbico com o bordo B. Obtivemos que dos pontos da curva bordo comum B de contato quadrático e de cruzamento transversal emergem, sobre a superfície regularizada, pontos umbílicos Darbouxianos dos tipos D1 e D3, enquanto que, para o ponto sobre B de contato cúbico obtivemos pontos umbílicos Darbouxianos dos tipos D1, D2 e D3 e também pontos umbílicos não Darbouxianos dos tipos D12 e D23. [5] Garcia, R., and Sotomayor, J. Umbilic and tangential singularities on configurations of principal curvature lines. Anais da Academia Brasileira de Ciências 74, 1 (2002), 117. / In this work we present a contribution to the study of the transition of the phase portrait of a specific discontinuous differential equation along a line of discontinuity. The differential equations under consideration will be that of the principal curvature lines of a surface S with a distinguished curve B immersed in R^3, where the line of discontinuity is the curve B which is the common border of two smooth surfaces attached to make up S. In the first part of the work we consider a piecewise smooth surface S = S+ U B U S-, obtained by the juxtaposition of two smooth surfaces S+ and S- along their common border B. The analysis of the principal configuration of S in the cases where the principal curvature lines of the surfaces S+ and S- have quadratic contact or cross transversally B was carried out by comparison with a smooth surface, obtained from S by the \"regularization\" along the discontinuity curve B. In the second part of the work we study the principal curvature lines of a surface S in R^3 with boundary B and of the smooth surface obtained from S by thickening and smoothing introduced by Garcia and Sotomayor in [5], where they considered the generic case of no umbilic points and at most quadratic contact of principal lines with B. Here we pursue the study in [5] and analyze the case of cubic contact with the border B. We established that while from quadratic contact points with B emerge on the smoothed surface Darbouxian umbilics of D1 and D3 types, from the cubic contact points appear Darbouxian umbilics of types D1, D2 and D3 as well as non Darbouxian points of types D12 and D23. [5] Garcia, R., and Sotomayor, J. Umbilic and tangential singularities on configurations of principal curvature lines. Anais da Academia Brasileira de Ciências 74, 1 (2002), 117.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2586_1.pdf: 3443335 bytes, checksum: 65276b09722550b8f54c14d686fddec5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Companhia Energética de Pernambuco / Com o aumento da dimensão e da complexidade dos sistemas elétricos de potência, o nível de automação da operação vem crescendo continuamente, de forma que os centros de operação das empresas de energia elétrica necessitam cada vez mais de ferramentas computacionais que possam analisar a segurança do sistema e otimizar um objetivo da operação em tempo-real. Nesse contexto, as ferramentas de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) exercem um papel fundamental. O objetivo de um programa de FPO é calcular ajustes ótimos para os controles do sistema visando a sua operação num nível de segurança desejado, enquanto otimiza uma função objetivo tal como a minimização de perdas elétricas. Os ajustes ótimos calculados podem conduzir a operação do sistema de um nível de segurança para outro ou restaurar a otimalidade de um nível de segurança já alcançado. No entanto, existem diversas dificuldades no uso prático de programas de FPO. A principal delas é que o problema de FPO no mundo real é matematicamente e computacionalmente muito diferente da formulação clássica. Essa Dissertação apresenta uma análise dos principais requisitos para o uso prático de ferramentas de FPO, bem como discute desenvolvimentos recentes para o tratamento de alguns dos requisitos críticos. Mais especificamente, é feita uma análise crítica da aplicação de um programa de FPO recentemente desenvolvido para otimização da operação de um sistema real de subtransmissão. São apresentados e discutidos resultados numéricos da aplicação da ferramenta de FPO na otimização de sistema real de subtransmissão

Nesta tese apresentamos uma contribuição para o estudo da transição do retrato de fase de uma equação diferencial descontínua específica ao longo de uma linha de descontinuidade. A equação diferencial que tratamos neste trabalho é a das linhas de curvatura principal de uma superfície S contendo uma curva distinguida B e imersa em R^3. A linha de descontinuidade é a curva B, a qual é o bordo comum de duas superfícies suaves justapostas que formam S. Na primeira parte do trabalho consideramos a superfície seccionalmente suave, S = S+ U B U S-, obtida pela justaposição de S+ e S- ao longo do bordo comum B. O estudo da configuração principal de S nos casos em que as linhas de curvatura principal das superfícies S+ e S- tem contato quadrático ou cruzam transversalmente B foi feito por comparação com a configuração principal de uma superfície suave, obtida de S pelo processo da \"regularização\" ao longo da curva de descontinuidade B. Na segunda parte do trabalho estudamos as linhas de curvatura principal de uma superfície S em R^3 com bordo B e da superfície suave obtida de S através dos processos de engrossamento e regularização definidos por Garcia e Sotomayor em [5], onde os autores consideraram o caso genérico, sem pontos umbílicos e contato quadrático de uma linha de curvatura principal com B. Damos aqui continuidade ao estudo feito em [5] analisando o caso de contato cúbico com o bordo B. Obtivemos que dos pontos da curva bordo comum B de contato quadrático e de cruzamento transversal emergem, sobre a superfície regularizada, pontos umbílicos Darbouxianos dos tipos D1 e D3, enquanto que, para o ponto sobre B de contato cúbico obtivemos pontos umbílicos Darbouxianos dos tipos D1, D2 e D3 e também pontos umbílicos não Darbouxianos dos tipos D12 e D23. [5] Garcia, R., and Sotomayor, J. Umbilic and tangential singularities on configurations of principal curvature lines. Anais da Academia Brasileira de Ciências 74, 1 (2002), 117. / In this work we present a contribution to the study of the transition of the phase portrait of a specific discontinuous differential equation along a line of discontinuity. The differential equations under consideration will be that of the principal curvature lines of a surface S with a distinguished curve B immersed in R^3, where the line of discontinuity is the curve B which is the common border of two smooth surfaces attached to make up S. In the first part of the work we consider a piecewise smooth surface S = S+ U B U S-, obtained by the juxtaposition of two smooth surfaces S+ and S- along their common border B. The analysis of the principal configuration of S in the cases where the principal curvature lines of the surfaces S+ and S- have quadratic contact or cross transversally B was carried out by comparison with a smooth surface, obtained from S by the \"regularization\" along the discontinuity curve B. In the second part of the work we study the principal curvature lines of a surface S in R^3 with boundary B and of the smooth surface obtained from S by thickening and smoothing introduced by Garcia and Sotomayor in [5], where they considered the generic case of no umbilic points and at most quadratic contact of principal lines with B. Here we pursue the study in [5] and analyze the case of cubic contact with the border B. We established that while from quadratic contact points with B emerge on the smoothed surface Darbouxian umbilics of D1 and D3 types, from the cubic contact points appear Darbouxian umbilics of types D1, D2 and D3 as well as non Darbouxian points of types D12 and D23. [5] Garcia, R., and Sotomayor, J. Umbilic and tangential singularities on configurations of principal curvature lines. Anais da Academia Brasileira de Ciências 74, 1 (2002), 117.

A plasmônica tem chamado atenção nos últimos anos como um candidato viável para substituir a indústria eletrônica, assim como interação dos plásmons com a matéria devido a suas propriedades exóticas. O confinamento destes plásmons de superfície em nanoestruturas metálicas fabricadas com técnicas de litografia óptica, eletrônica e de íons cada vez mais avançadas, abriu a possibilidade de desenvolver vários modelos de dispositivos ópticos que trabalham na região do visível. Além disso, o estudo da interação de plásmons poláritons de superfície com emissores quânticos nas proximidades de nanoestruturas metálicas permite manipular as propriedades tanto dos plásmons como dos emissores quânticos. Tanto a preparação como a análise de amostras em plasmônica necessitam de técnicas capazes de investigar sistemas em nanoescala. Neste trabalho, investigamos a interação de plásmon poláritons confinados numa superfície de ouro com átomos artificiais, i.e. os emissores quânticos são pontos quânticos numa matriz de InAs/GaAs. Para isso, empregamos a análise da interação dos plásmons confinados numa grade metálica, com dimensões características abaixo do comprimento de onda da luz utilizada, assim como um sistema simples composto por uma na camada de ouro capaz de confinar plásmons em duas dimensões. A análise da interação com os estados de energia dos éxcitons nos pontos quânticos foi feita empregando medidas de micro-fotoluminescência a 77K e medidas de tempo de vida. Nos sistemas compostos pelas grades metálicas, observamos que é possível manipular a relação do espectro de luminescência correspondente a cada estado de energia do éxciton. Já no sistema composto pelo filme metálico simples, foi possível modificar o tempo de vida do estado fundamental do éxciton apenas modificando o cap layer da camada de pontos quânticos. / Plasmonics has drawn attention in recent years as a viable candidate to replace the electronics industry, as well as the interaction of plasmons with matter due to its exotic properties. The confinement of these surface plasmons in metal nanostructures made of increasingly advanced optical, electronic and ionic lithography techniques, opened the possibility of developing various models of optical devices working in the visible spectrum. Moreover, the study of interaction of surface plasmon polaritons with quantum emitters nearby metallic nanostructures opens a path to manipulate the properties of both plasmons and the quantum emitters. Both the preparation and analysis of samples in plasmonics require techniques capable of investigating nanoscale systems. In this thesis, we investigate the interaction of plasmon polaritons confined to a golden metallic surface with artificial atoms, i.e. quantum emitters consisting of quantum dots in a matrix of InAs/GaAs. For this, we used the analysis of the interaction of plasmons confined in a metallic grating with characteristic dimensions below the wavelength of light used, as well as a simple system composed of a thin gold layer which can confine plasmons in two dimensions. The analysis of the interaction with the exciton energy states in quantum dots was made using micro-photoluminescence measurements at 77 K and lifetime measurements. In systems composed by metal gratings, we note that it is possible to manipulate the relationship of the corresponding luminescence spectrum for each exciton energy state. In the system composed of the simple metal lm, it was possible to modify the ground state lifetime of the exciton only modifying the cap layer of the quantum dot layer.

Segundo a Associação Internacional para o Estudo da Dor (IASP), a dor pode ser conceituada como “uma experiência sensorial e emocional desagradável, associada a uma lesão efetiva ou potencial dos tecidos, ou descrita em termos de tal lesão. A dor é sempre subjetiva”. As categorias de dor são definidas com base na localização, etiologia ou no sistema anatômico primariamente afetado, como exemplo podemos citar a dor de origem incisional e inflamatória e a dor neuropática, utilizadas no presente estudo. Como forma de tratamento não farmacológico para alívio da dor incisional, inflamatória e neuropática, o presente estudo utilizou a Estimulação Elétrica Neuromuscular por Microcorrente (MENS) sobre o acuponto Zusanli (E36) por 1 minuto, a MENS é uma técnica que surgiu durante a última década como um reprodutível tratamento para várias condições, dentre elas, as condições dolorosas, seu principal diferencial frente as outras correntes elétricas é sua característica indolor e sua fácil aplicabilidade. O objetivo do projeto foi investigar os efeitos da técnica de aplicação da MENS sobre o acuponto Zusanli (E36) na dor incisional, inflamatória e neuropática, a fim de propiciar o melhor entendimento da corrente em relação a essas condições dolorosas. Foram utilizados ratos machos wistar, submetidos ao modelo de dor incisional, induzida pela cirurgia de incisão na pata traseira direita; modelo de dor inflamatória, induzida pela administração de Adjuvante Completo de Freud-CFA (50μL) na pata traseira direita; e o modelo de dor neuropática, induzida pela Constrição Crônica do nervo Isquiático-CCI, na pata traseira direita. Após as induções hiperalgésicas os animais foram tratados com a MENS sobre no acuponto Zusanli (E36) por 1 minuto. Os limiares mecânicos (g) foram avaliados através do aparelho von Frey eletrônico, nos tempos 0, 1, 3, 6 e 24 horas após a aplicação da MENS. As condições hiperalgésicas incisional e inflamatória foram revertidas significativamente (p<0,05) através da aplicação da MENS no acuponto Zusanli (E36) por 1 minuto, em todos os tempos avaliados pelo limiar nociceptivo (0, 1, 3, 6 e 24h), na condição de hiperalgesia neuropática a hiperalgesia foi revertida significativamente (p<0,05) nos tempos (0, 1, e 3h). De acordo com os resultados, a aplicação da MENS sobre o acuponto Zusanli (E36) possui efeito analgésico em relação a hiperalgesia incisional, inflamatória e neuropática. / According to the International Association for the Study of Pain (IASP), pain can be conceptualized as "an unpleasant sensory and emotional experience, associated with an actual or potential tissue injury, or described in terms of such injury. Pain is always subjective". The categories of pain are defined based on the location, etiology or anatomical system primarily affected, such as incisional pain and inflammatory pain and neuropathic pain, used in the present study. As a non-pharmacological treatment for the relief of incisional, inflammatory and neuropathic pain, the present study used Neuromuscular Electrical Stimulation by Microcurrent (MENS) on Zusanli acupoint (ST36) for 1 minute, MENS is a technique that emerged during the last decade as a reproducible treatment for several conditions, among them, the painful conditions, its main differential compared to other electric currents is its painless characteristic and its easy applicability. The objective of the project was to investigate the effects of the MENS application technique on Zusanli acupuncture (ST36) in incisional, inflammatory and neuropathic pain, in order to provide a better understanding of the current in relation to these painful conditions. Wistar male rats were submitted to the incisional pain model, induced by incision surgery in the right hind paw; model of inflammatory pain induced by administration of Freud-CFA Complete Adjuvant (50 μL) in the right hind paw; and the neuropathic pain model, induced by the Chronic Constriction of the Ischial Nerve-CCI, in the right hind paw. After the hyperalgesic inductions the animals were treated with the MENS on the Zusanli acupoint (ST36) for 1 minute. The mechanical thresholds (g) were evaluated using the electronic von Frey apparatus at times 0, 1, 3, 6 and 24 hours after MENS application. The hyperalgesic incisional and inflammatory conditions were significantly reversed (p <0.05) by applying the MENS in the Zusanli acupuncture (ST36) for 1 minute, at all times evaluated by the nociceptive threshold (0, 1, 3, 6 and 24h), in the condition of neuropathic hyperalgesia, hyperalgesia was significantly reversed (p <0.05) at times (0, 1, and 3h). According to the results, the application of MENS on Zusanli acupuncture (ST36) has an analgesic effect in relation to incisional, inflammatory and neuropathic hyperalgesia. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

O conhecido Teorema de Poincaré afirma: O número de rotação de homeomorfismo do círculo S^1 que preserva orientação é racional se, e somente se, o homeomorfismo possui um ponto periódico cujo período é igual ao denominador de tal racional. Na presente dissertação estudamos resultados análogos, ao resultado acima mencionado, para homeomorfismos do anel A=S^1 x I homotópicos à identidade. Mais precisamente, estudaremos o famoso Teorema de Poincaré - Birkhoff e algumas versões devidas a J. Franks. Isto será feito impondo algumas condições no conjunto de rotação, o qual é uma generalização do número de rotação para homeomorfismos do círculo. / The well known Poincaré's Theorem state: The rotation number of an orientation preserving circle homeomorphism is rational if, only if, the homeomorphism has a periodic point of period equal to denominator of the rational. In this monograph we study results analogous, to the result above mentioned, for homeomorphisms of A=S^1 x I homotophics to the identity. More precisely, we study the famous Poincaré - Birkhoff Theorem and some versions obtained by J. Franks. This it will be done imposing some conditions in the rotation set, which is generalization of the rotation number for circle homeomorphisms.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270115.pdf: 721008 bytes, checksum: ca97f74681cd607644d4f77a7043978f (MD5) / O controle preditivo, desde que passou a ser utilizado na industria, vem se mostrando uma importante tecnica de controle avan¸cado para processos, onde algumas caracteristicas como a capacidade de tratar restriçoes e utilizaçao de algoritmos que encontram solucoes otimas definem a grande vantagem de sua utilizacao. Na industria petroquimica ja existem diversas aplicacoes do controle preditivo, porem, devido a necessidade de troca de informaçoes com o processo, as vezes se torna inviavel devido ao esparsamento geografico dos elementos da planta. Uma alternativa e a utilizacao de controles distribuidos, que sao implementados localmente e trabalham em conjunto para que o desempenho final do controle seja igual ou ate mesmo superior ao controle preditivo centralizado. Este trabalho propoe uma estrutura de controle preditivo distribuido, baseado no modelo de espaco de estados, para ser utilizada em redes dinamicas lineares onde restricoes de saida e entrada de controle sao consideradas na formulacao. Metodos de ponto-interior sao utilizados para garantir que as solucoes produzidas por agentes de controle distribuidos consigam convergir para a solucao otima global do problema de controle do processo. Utilizando um modelo de coluna de destilacao e de uma rede de trafego urbano, o problema de regulacao e estabelecido e a abordagem distribuida e aplicada. Atraves de comparacoes com outras configuracoes centralizadas de controle alguns resultados teoricos e numericos sao obtidos. / Model predictive control, since its first use in industry, has proven to be an effective technique for advanced control. Its advantages stem from the capacity to handle constraints in a systematic way and the use of optimization algorithms that can find optimal solutions. Although many applications are found in the petrochemical industry, sometimes standart MPC become impractical due to the communications between the control center and the sensors, that are geographically scattered over the plant. An alternative is the use of distributed controls, which are locally implemented and work together so that the end performance is comparable to the centralized predictive control. This work proposes a distributed predictive control structure, based on the state-space model, to be used in linear dynamic networks where constraints on output and control-input are considered in the formulation. Interior-point methods are used to guarantee that the solutions produced by the agents in the distributed control can reach the global optimal solution of the control problem. Using a model of a distillation column and of an urban traffic network, the regulation problem is established and the distributed approach is applied. Through comparisons with other centralized control schemes some theoretical and numerical results are obtained.