A complexidade de alguns sistemas biotecnológicos impossibilita seu estudo sem o uso de técnicas de programação matemática avançadas. A quantificação de fluxos metabólicos e a síntese e projeto ótimos de plantas multiproduto são problemas com esta característica, abordados na presente tese. A quantificação de fluxos metabólicos empregando balanços de marcações é representada como um problema de otimização não-linear, o qual se resolve através da minimização da diferença entre as medidas experimentais e as predições do modelo da rede metabólica. Este problema surge da necessidade de se caracterizar o metabolismo mediante a estimação das velocidades das reações bioquímicas. O modelo matemático para problemas deste tipo é composto basicamente por balanços de metabólitos e de isótopos; os primeiros são lineares, enquanto os segundos introduzem não-linearidades ao problema e, neste trabalho, são modelados mediante uma modificação da técnica de matrizes de mapeamento de átomos. Para quantificar os fluxos metabólicos considerando a existência de ótimos locais, desenvolveu-se um algoritmo branch & bound espacial, no qual a busca global é feita mediante a divisão da região de busca (branching) e a geração de seqüências de limites (bounding) que convergem para a solução global. Como estudo de caso, estimaram-se os fluxos no metabolismo central de Saccharomyces cerevisiae. Os resultados confirmam a existência de soluções locais e a necessidade de desenvolver uma estratégia de busca global; a solução global obtida apresenta semelhanças, nos fluxos centrais, com a melhor solução obtida por um algoritmo evolucionário. Quanto aos problemas de síntese e projeto de sistemas biotecnológicos multiproduto, As abordagens mais empregadas para resolve-los são a definição e dimensionamento seqüencial das operações unitárias, e a fixação dos parâmetros de dimensionamento e de estimação do tempo de operação (com valores obtidos em laboratório ou planta piloto); porém ambas abordagens fornecem soluções subótimas. Por outro lado, a solução simultânea da síntese e projeto de sistemas biotecnológicos multiproduto gera modelos misto-inteiros não-lineares (MINLP) de grande porte, devido à combinação das decisões, ligadas à existência de alternativas no processo, com as restrições não-lineares geradas dos modelos das operações. Como estudo de caso considera-se uma planta para produção de insulina, vacina para hepatite B, ativador de plasminogênio tecidual (tissue plasminogen activator) e superóxido dismutase, mediante três hospedeiros diferentes: levedura (S. cerevisiae) com expressão extra ou intracelular, Escherichia coli e células de mamíferos. O projeto deve satisfazer a meta de produção para cada produto, minimizando os custos de capital e selecionando os hospedeiros, as operações e o arranjo dos equipamentos em cada estágio. Os resultados obtidos mostram que a formulação das decisões por abordagem big-M permite resolver o modelo MINLP gerado e que a consideração de múltiplos produtos com seqüências e condições de processamento diferentes gera grande ociosidade nos equipamentos e aumenta o custo total do projeto. Para o estudo de caso observou-se que a alocação de tanques intermediários tem um efeito limitado na diminuição do custo do projeto, porém a implementação simultânea da flexibilização do scheduling, do projeto de equipamentos auxiliares e tanques intermediários permite obter projetos satisfatórios. / The complexity of biotechnological systems does not allow their study without the use of advanced mathematical programming techniques. Metabolic flux quantification and optimal synthesis and design of multiproduct plants are problems with this characteristic, and are addressed in this thesis. The metabolic flux quantification employing labeling balances is formulated as a nonlinear optimization problem that is solved by the minimization of the difference between experimental measurements and predictions of the metabolic network model. This problem is generated by the necessity of estimating the rates of biochemical reactions that characterize the metabolism. The mathematical model for this class of problems is composed by balances of metabolites and isotopes; the former are linear whereas the latter are nonlinear and, in this work, are modeled by a modification of the atom mapping matrix technique. A spatial branch & bound algorithm was developed to quantify the metabolic fluxes, that considers the existence of local optima; in this algorithm, the global search is developed by the division of the searching region (branching) and the generation of sequences of bounds (bounding) that converge to the global solution. As a case study, fluxes in central metabolism of Saccharomyces cerevisiae were estimated. The results confirm the existence of local solutions and the necessity of develop a global search strategy; the central fluxes in the obtained global solution are similar to those ones obtained by an evolutionary algorithm. To solve problems of synthesis and design of multiproduct biotechnological systems, the most employed approaches are the sequential selection and sizing of the unit operations, and the fixing of sizing and time parameters (employing values from laboratory or pilot plants); nevertheless, both approaches generate suboptimal solutions. On the other hand, the simultaneous solution of the synthesis and design of multiproduct biotechnological systems generates large size mixed-integer nonlinear models (MINLP), due to the combination of options into the processing with nonlinear constraints from the operation models. As case study, a plant for production of insulin, hepatitis B vaccine, tissue plasminogen activator and superoxide dismutase was considered, by three hosts: yeast (S. cerevisiae) with extra or intracellular expression, Escherichia coli and mammalian cells. The design must satisfy the production target for each product, minimizing the capital cost and considering the selection of hosts, the operations and the number of parallel units in each stage. The obtained results show that the formulation of decisions by the big-M approach allows the solution of the generated MINLP model and that consideration of several products with different processing sequences and conditions generates large idleness at the equipment and increases the total cost of the design. In the case study it was observed that the allocation of storage tanks has a limited effect on cost reduction, but the simultaneous implementation of flexible scheduling, design of auxiliary equipments and intermediate storage tanks allow the generation of satisfactory designs.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4224.pdf: 4088163 bytes, checksum: f36f82cf58386b4174743eccaa446df4 (MD5) Previous issue date: 2011-02-12 / The number of successful applications that use optimization models has followed the evolution of the computers, as much in hardware, with more powerful machines, as in software, with more intelligent algorithms. Due to importance of the modeling as a decision support tool, much effort has been made to mathematically describe systems of interest and devise techniques for solving such models. This work presents a detailed description of the operations involved in production planning and control of the electrofused grain industry and proposes the use of exact and heuristic methods to support decisions in such activities, particularly in production scheduling. Several visits were made to companies in this sector and a case study was carried out one of these companies in order to formulate alternatives to increase productivity and improve customer service. Optimizing the production scheduling of electrofused grains is not a simple task mainly because of the scale of the equipment setup times, the diversity of the products, and the narrow orders due dates. Based on the case study, mixed linear programming models that combine known models of process selection and single-stage lot sizing were developed, and a constructive heuristic, local search variants, and a GRASP algorithm were proposed to solve one of the models. Computational results with a real instance and randomly generated instance sets show that the exact methods as well as the heuristics can produce as good or better production scheduling than the ones currently employed by the studied company / O número de aplicações bem sucedidas que utilizam modelos de otimização têm acompanhado a evolução dos computadores, tanto em hardware, com máquinas mais poderosas, como em software, com algoritmos mais inteligentes. Devido à importância da modelagem como ferramenta de apoio à tomada de decisão, muitos trabalhos que exploram formas de representação de problemas e técnicas de solução de modelos vêm sendo desenvolvidos. Este trabalho apresenta uma descrição detalhada das operações envolvidas no planejamento e controle da produção na indústria de grãos eletrofundidos e propõe o uso de modelos e métodos exatos e heurísticos para apoio à tomada de decisões nesta atividade, em particular, na programação da produção. Várias visitas foram realizadas a empresas do setor, e em uma dessas empresas foi empreendido um estudo de caso com o objetivo de formular alternativas para aumento da produtividade e a melhoria do nível de serviço aos clientes. Otimizar a programação da produção de grãos eletrofundidos não é uma tarefa simples, principalmente devido à grandeza dos tempos de preparação dos equipamentos, à diversidade de produtos e às limitações dos prazos de entrega da carteira de pedidos. Com base no estudo de caso, modelos de programação linear inteira mista que combinam modelos clássicos de seleção de processos e dimensionamento de lotes monoestágio foram desenvolvidos, e uma heurística construtiva, duas variantes de busca local, e um algoritmo GRASP foram propostos para resolver um dos modelos. Resultados computacionais com uma instância real e conjuntos de instâncias geradas aleatoriamente indicam que tanto os métodos exatos como heurísticos propostos são capazes de gerar programações da produção tão boas ou melhores do que as atualmente empregadas pela empresa estudada

O presente trabalho desenvolve um modelo de apoio à tomada de decisão de atividades de scheduling em um sistema de dutos sequenciais, com uma origem e vários destinos. Esse modelo foi inserido em uma ferramenta computacional que possibilita a realização de estudos de caso em um duto real denominado OSBRA, que a partir da maior refinaria brasileira, a REPLAN, abastece cinco órgãos localizados em quatro unidades da federação diferentes. O sistema proposto baseia seu método na execução iterativa de um modelo de programação linear inteira mista, com o horizonte de tempo sendo deslocado com o intuito de se atingir uma programação para um período de no mínimo um mês. São consideradas no modelo as principais características operacionais do OSBRA, como variação da vazão em função da entrada ou saída de sangrias de recebimento, sempre respeitando os limites de vazão tanto dos trechos de dutos quanto das sangrias. Outras características do sistema real contempladas no modelo são o recebimento por parte das bases intermediárias exclusivamente por sangria, ou seja, apenas uma parte da batelada é recebida evitando, desta forma, a parada dos trechos de duto a jusante; variação diária de demanda e utilização de bateladas selo para evitar a contaminação entre produtos adjacentes. Dezoito cenários do sistema OSBRA, com diferentes características sazonais, foram submetidos ao modelo, que obteve soluções de grande qualidade, atingindo-se um nível de serviço satisfatório na grande maioria dos cenários. / This thesis presents a model to support decision making of scheduling activities in a sequential pipeline system, composed by one refinery source and multiple destinations. This model is inserted into a system and used to develop a case study in the real world pipeline system called OSBRA that links the largest refinery in Brazil, REPLAN, to five terminals located in four different states. The proposed system relies its method in the iterative execution of a model of mixed integer linear programming, with the time horizon being moved in order to achieve a schedule for a period of at least one month. The main operational features and restrictions of OSBRA are considered in this model, as the flow variation due to the entry or exit of bleeding receiving, always within the limits of both the flow sections of pipelines as of bleeding. Others features of the real system contemplated in the model are the receiving by the intermediate bases exclusively by bleeding, meaning that only part of the batch is received thus, avoiding downstream stretches from the pipeline to stop, daily variance in the demand and the use of stamp batches to prevent contamination between adjacent derivatives. Eighteen scenarios of OSBRA’s system were submitted to the model and high quality solutions were obtained, reaching a satisfactory level of service in most scenarios.

A otimização de uma rede de transporte de derivados de petróleo é um problema complexo e abordado na literatura atual. A modelagem matemática deste problema proposta neste trabalho cria um problema de otimização combinatorial. Métodos de resolução deste problema através da programação linear inteira mista e de algoritmos heurísticos de evolução diferencial (Evolução Diferencial Binária e Evolução Diferencial Discretizada) são propostos utilizando variáveis binárias. Os resultados encontrados com a programação linear apresentam valores ótimos para os benchmarks com pequenos espaços de busca e valores sub-ótimos para grandes. Resultados utilizando a evolução diferencial também são apresentados como uma alternativa de baixo esforço computacional. A aplicação destes métodos proporciona alternativas para o transporte de diferentes produtos em um horizonte de tempo definido e compara os métodos heurísticos com codificações binárias e contínuas. Tais resultados incentivam a utilização de algoritmos heurísticos com codificação contínua e apontam os métodos de discretização como alternativas eficazes para a resolução de problemas discretos. / The optimization of an pipeline network is a complex problem and addressed in the current literature. The mathematical modeling of this problem proposed in this paper creates a problem of combinatorial optimization. Methods for solving this problem using linear mixed integer programming and heuristic algorithms of differential evolution (Binary Differential Evolution and Discretized Differential Evolution) are proposed using binary variables. The results obtained with the linear programming have optimal values for the benchmarks with small search spaces and sub-optimal for large values. Results using the differential evolution are also presented as an alternative low computational effort. The application of these methods provides alternatives for transporting different products in a defined time horizon and compare heuristic methods with continuous and binary encodings. Such results encourage the use of heuristic algorithms with continuous coding and the point discretization methods as effective for solving problems discrete alternatives.

O presente trabalho desenvolve um modelo de apoio à tomada de decisão de atividades de scheduling em um sistema de dutos sequenciais, com uma origem e vários destinos. Esse modelo foi inserido em uma ferramenta computacional que possibilita a realização de estudos de caso em um duto real denominado OSBRA, que a partir da maior refinaria brasileira, a REPLAN, abastece cinco órgãos localizados em quatro unidades da federação diferentes. O sistema proposto baseia seu método na execução iterativa de um modelo de programação linear inteira mista, com o horizonte de tempo sendo deslocado com o intuito de se atingir uma programação para um período de no mínimo um mês. São consideradas no modelo as principais características operacionais do OSBRA, como variação da vazão em função da entrada ou saída de sangrias de recebimento, sempre respeitando os limites de vazão tanto dos trechos de dutos quanto das sangrias. Outras características do sistema real contempladas no modelo são o recebimento por parte das bases intermediárias exclusivamente por sangria, ou seja, apenas uma parte da batelada é recebida evitando, desta forma, a parada dos trechos de duto a jusante; variação diária de demanda e utilização de bateladas selo para evitar a contaminação entre produtos adjacentes. Dezoito cenários do sistema OSBRA, com diferentes características sazonais, foram submetidos ao modelo, que obteve soluções de grande qualidade, atingindo-se um nível de serviço satisfatório na grande maioria dos cenários. / This thesis presents a model to support decision making of scheduling activities in a sequential pipeline system, composed by one refinery source and multiple destinations. This model is inserted into a system and used to develop a case study in the real world pipeline system called OSBRA that links the largest refinery in Brazil, REPLAN, to five terminals located in four different states. The proposed system relies its method in the iterative execution of a model of mixed integer linear programming, with the time horizon being moved in order to achieve a schedule for a period of at least one month. The main operational features and restrictions of OSBRA are considered in this model, as the flow variation due to the entry or exit of bleeding receiving, always within the limits of both the flow sections of pipelines as of bleeding. Others features of the real system contemplated in the model are the receiving by the intermediate bases exclusively by bleeding, meaning that only part of the batch is received thus, avoiding downstream stretches from the pipeline to stop, daily variance in the demand and the use of stamp batches to prevent contamination between adjacent derivatives. Eighteen scenarios of OSBRA’s system were submitted to the model and high quality solutions were obtained, reaching a satisfactory level of service in most scenarios.

A otimização de uma rede de transporte de derivados de petróleo é um problema complexo e abordado na literatura atual. A modelagem matemática deste problema proposta neste trabalho cria um problema de otimização combinatorial. Métodos de resolução deste problema através da programação linear inteira mista e de algoritmos heurísticos de evolução diferencial (Evolução Diferencial Binária e Evolução Diferencial Discretizada) são propostos utilizando variáveis binárias. Os resultados encontrados com a programação linear apresentam valores ótimos para os benchmarks com pequenos espaços de busca e valores sub-ótimos para grandes. Resultados utilizando a evolução diferencial também são apresentados como uma alternativa de baixo esforço computacional. A aplicação destes métodos proporciona alternativas para o transporte de diferentes produtos em um horizonte de tempo definido e compara os métodos heurísticos com codificações binárias e contínuas. Tais resultados incentivam a utilização de algoritmos heurísticos com codificação contínua e apontam os métodos de discretização como alternativas eficazes para a resolução de problemas discretos. / The optimization of an pipeline network is a complex problem and addressed in the current literature. The mathematical modeling of this problem proposed in this paper creates a problem of combinatorial optimization. Methods for solving this problem using linear mixed integer programming and heuristic algorithms of differential evolution (Binary Differential Evolution and Discretized Differential Evolution) are proposed using binary variables. The results obtained with the linear programming have optimal values for the benchmarks with small search spaces and sub-optimal for large values. Results using the differential evolution are also presented as an alternative low computational effort. The application of these methods provides alternatives for transporting different products in a defined time horizon and compare heuristic methods with continuous and binary encodings. Such results encourage the use of heuristic algorithms with continuous coding and the point discretization methods as effective for solving problems discrete alternatives.

Esta pesquisa versa sobre o tema decisão de mix de produtos que, em uma visão de Engenharia de Produção, pode ser entendido como a definição da quantidade ideal a ser produzida de cada tipo de produto em um determinado período, considerando que estes competem por um número limitado de recursos, de forma a maximizar o resultado econômico (ex: lucro operacional) da empresa. Os modelos de decisão de mix produtos utilizam informações sobre lucratividade que é determinada a partir de análises e confrontos entre os preços de vendas e os custos (gastos) dos produtos, custos esses que são mensurados através de métodos de custeio. Dentre os métodos de custeio existentes na literatura, destacam-se o Custeio por Absorção, o Custeio Direto/Variável, o Custeio Baseado em Atividades (ABC) e o Custeio Baseado em Atividades e Tempo (TDABC). O TDABC, a despeito de ter sido lançado na literatura em 2004 e detalhado em 2007 a partir de um livro publicado por Robert Kaplan e Steven Anderson, ainda não foi explorado diretamente pela literatura que versa sobre decisão de mix de produtos no contexto de operações com múltiplas restrições, ao contrário de alguns dos outros métodos de custeio mencionados, tal como o ABC. Para preencher essa lacuna teórica, esta tese tem como objetivo propor um modelo de decisão de mix de produtos sob a perspectiva do custeio baseado em atividades e tempo para operações com múltiplas restrições. Para cumprir este objetivo, inicialmente, a tese é desenvolvida metodologicamente com a realização de uma análise bibliométrica e de uma análise de citações das publicações realizadas em periódicos acadêmicos internacionais das áreas de Engenharia de Produção e de Contabilidade Gerencial sobre decisão de mix de produtos e sobre o TDABC. Em seguida, uma pesquisa bibliográfica é apresentada para discutir conceitos, analisar criticamente e posicionar a pesquisa sobre decisão de mix de produtos e sobre métodos de custeio, com destaque ao TDABC. Ainda, são apresentados exemplos didáticos para ilustrar a utilização de métodos de custeio na decisão de mix de produtos. Em seguida, utiliza-se de modelagem quantitativa com vistas à proposição do modelo para auxiliar a decisão de mix de produtos sob a perspectiva do TDABC, sendo este expresso na forma de um modelo de programação linear. No modelo proposto, são incorporados técnicas e conceitos relacionados com o controle gerencial de gastos, com a hierarquia de atividades, com o Overall Equipment Effectiveness (OEE) e com a programação matemática. Através de um exemplo didático envolvendo uma empresa de manufatura com múltiplas restrições do tipo hard e considerando parâmetros determinísticos, é apresentada a aplicação do modelo proposto na decisão de mix de produtos. Como principal resultado, tem-se a operacionalização do modelo proposto através do aplicativo Solver® incorporado ao software Microsoft Office Excel®, culminando na definição do mix de produtos que maximiza o lucro operacional esperado para a empresa no horizonte de planejamento analisado. Algumas reflexões críticas são realizadas no que tange aos limites de aplicação do modelo proposto. Finalmente, conclui-se que, sob a perspectiva do TDABC, o modelo proposto pode ser útil para auxiliar a decisão de mix de produtos no contexto de operações com múltiplas restrições. / This research addresses the theme \"product-mix decision\" that, in a Production Engineering perspective, can be understood as the definition of the optimum quantity to be produced for each type of product in a given period, considering these products compete for limited resources in order to maximize the firm economic result (e.g. operating income). Product-mix decision models use information on profitability, which is determined from analysis and confrontation between sales prices and costs (spending) of the products supplied by the company. These products costs are measured by costing methods. Among the existing costing methods in the literature, absorption costing, the direct costing, the activity based costing (abc) and time-driven activity-based costing (TDABC) are highlighted. TDABC, despite appearing in the literature in 2004 and detailed in 2007 from a book written by Robert Kaplan and Steven Anderson, has not been directly explored in the literature that deals with the product-mix decision considering multi-constrained operations context, unlike some of the other costing methods mentioned. In this context, to fill in this theoretical gap, the PhD thesis aims to propose a quantitative model to underpin the product-mix decision under the perspective of TDABC for multi-constrained operations. To meet this goal, initially, the thesis is developed methodologically from a bibliometric analysis and a citation analysis of papers on product mix decision and on TDABC published by international academic journals related to Production Engineering and Management Accounting research areas. Then the manuscript is methodologically developed from a literature research to discuss concepts and positioning the research on product-mix decision and on costing methods, emphasizing TDABC. Finally, quantitative modeling is employed in order to propose a model under the perspective of TDABC to assist product-mix decision, which is expressed as a linear programming model. The proposed model incorporates techniques and concepts related to management control over costs, the hierarchy of activities taxonomy, the Overall Equipment Effectiveness (OEE) and mathematical programming. An application of the proposed model is illustrated from a didactic example involving a multi-constrained manufacturing operation and considering deterministic parameters. The proposed model is operationalized through the Solver® and the Microsoft Office Excel® softwares, and, as main results, it was calculated the product-mix that maximizes the company\'s operating profit expected for the analyzed planning horizon. Some critical reflections are made regarding the proposed model application. Finally, it is concluded that, under the perspective of TDABC, the proposed model can be useful to support the product-mix decision of multiconstrained operations.

A redução das perdas é de grande importância para estabilizar a oferta de alimentos ao longo da cadeia de suprimentos e fortalecer a segurança alimentar. O objetivo geral desta pesquisa foi realizar um diagnóstico detalhado sobre as perdas que ocorrem nas diversas atividades logísticas de soja e milho no Brasil, envolvendo a quantificação das perdas físicas, econômicas e ambientais acumuladas na cadeia de suprimentos de tais grãos e a identificação de estratégias e políticas públicas para mitiga-las, através da modelagem de programação matemática. Além disso, foi possível estruturar uma função de perdas na agrologística de grãos a partir de quatro variáveis: tipo de armazenagem, qualidade das vias rodoviárias, modalidade de transporte e canal de comercialização. As perdas totais na cadeia de suprimentos de soja e milho no ano de 2015 no Brasil atingiram o patamar de 2,381 milhões de toneladas, ou seja, algo em torno de 1,303% da produção, incorrendo em perdas econômicas decorrentes do custo de oportunidade com vendas perdidas e de gastos logísticos desnecessários na ordem de R$ 2,04 bilhões (US$ 610,78 milhões). Os cenários avaliados demonstram que a ampliação no uso da armazenagem dentro da fazenda, melhoria nas condições das rodovias brasileiras e das estradas que conectam as fazendas aos armazéns apresentam grande potencial para mitigação das perdas. Apesar da perda relativa de uma atividade logística assumir valor decimal, a perda acumulada ao longo da cadeia de suprimentos assume um valor global bastante considerável. Esse retrato enfatiza a necessidade de conscientização sobre as perdas visando fomentar políticas públicas e gestões eficientes para mitiga-las, dado as externalidades econômicas, ambientais e sociais geradas. / Reducing losses is of great importance in stabilizing the supply of food throughout the supply chain and strengthening food security. The general objective of this research was to perform a detailed diagnosis of the losses that occur in the many logistic activities of soybeans and maize in Brazil, involving the quantification of accumulated physical, economic and environmental losses in the supply chain of such grains and the identification of strategies and public policies to mitigate such losses through mathematical programming modeling. Besides, it was possible to structure a loss function of grains\' agrologistics in terms of four variables: type of storage, quality of roads, modality of transportation and marketing channel. Total losses in the soy and maize supply chain in 2015 in Brazil reached up to 2.381 million tons, or about 1.303% of production, incurring economic reductions due to the cost of loss (reduced sales and unnecessary logistical expenses for the handling of losses) in the order of R$ 2.04 billion (US$ 610.78 million). The evaluated scenarios show that the increase in the use of on-farm storage, the improvement in the conditions of the Brazilian highways and roads that connect the farms to the external warehouses present great potential to mitigate the losses. In spite the relative loss of a logistic activity takes on decimal value, the cumulative loss along the supply chain assumes a fairly considerable overall value. This reality emphasizes the need to raise awareness about losses in order to foster public policies and efficient management to mitigate them, given the created economic, environmental and social externalities.

Orientador: Ivanil Sebastião Bonatti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T17:46:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_RogerSouzade_M.pdf: 2003604 bytes, checksum: 7ccd5b2689086b74bf7073670abe3138 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Uma rede ad hoc é uma coleção de estações móveis sem ?o formando dinamicamente uma rede temporária sem necessidade de qualquer infra-estrutura de rede pré-existente ou administração centralizada. Protocolos de roteamento utilizados em redes ad hoc sem ?o devem ser capazes de se ajustarem automaticamente a ambientes extremos, como os de alta mobilidade e baixa largura de banda. Assim, avanços recentes em pesquisas sobre redes sem ?o concentram-se cada vez mais na adaptação de tais protocolos, diante da inter-relação entre as várias medidas de desempenho, como aquelas relacionadas às alterações na topologia (quebra de enlaces, mobilidade dos nós etc.) e aos parâmetros de qualidade de serviço (vazão, atraso etc.). Esta tese trata da modelagem e simulação de redes ad hoc sem ?o, contribuindo de forma signi?cativa nas áreas de modelo matemático, avaliação de desempenho e especi?cação de protocolos. Na primeira, é proposta uma nova estratégia que seleciona a rota de menor colisão dentre os mínimos caminhos existentes entre duas estações da rede. Na segunda área, sendo a de maior contribuição, uma análise de desempenho detalhada é realizada entre o protocolo de roteamento proposto nesta tese, Minimal Congestion On-Demand Routing (MCOR), e o Dynamic Source Routing (DSR), um protocolo de referência da literatura. Por ?m, é apresentado um modelo de validação do protocolo proposto através da ferramenta de especi?cação e validação, Speci?cation and Description Language (SDL) / Abstract: An ad hoc network is a collection of wireless mobile nodes forming dynamically a temporary network without the use of any preexisting network infrastructure or centralized administration. Routing protocols used in wireless ad hoc networks must be capable to adjust automatically to extreme environments, as high mobility and low bandwidth. Hence, recent avances in wireless research focus more and more on the adaptation of such protocols, due to the interrelationship among various performance measures, like as those related to topological changes (link breakages, node mobility etc.) and quality of service parameters (throughput, delay etc.). This thesis argues the modelling and simulation of wireless ad hoc networks, contributing signi?cantly on areas of mathematical model, performance evaluation and protocols speci?cation. First, is proposed a new strategy that selects the route of minimal collision, among all minimum hop paths between two stations. Second, being the area of major contribution, a detailed performance analysis is executed between the routing protocol proposed in this thesis, Minimal Congestion On-Demand Routing (MCOR), and the Dynamic Source Routing (DSR), a reference protocol in the literature. Lastly, is presented a validation model of the proposed protocol through validation and speci?cation tool, Speci?cation and Description Language (SDL / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T06:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_HeberRocha_M.pdf: 2003528 bytes, checksum: 9b091e7706d78e1298bd1d0603504e7f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta dissertação trata de um dos mais importantes problemas em aberto na teoria de controle, o projeto de controladores por realimentação estática de saída. A principal contribuição é propor um método para computar controladores robustos estáticos por realimentação de saída para sistemas lineares incertos discretos no tempo, usando um controlador por realimentação de estados como parâmetro de entrada do método. Além disso, os resultados são estendidos para tratar do projeto de controle H2 robusto por realimentação de saída. As condições de síntese são formuladas em termos de um procedimento convexo de otimização, baseado em um conjunto finito de desigualdades matriciais lineares. Exemplos numéricos são apresentados para ilustrar a eficiência dos metodos propostos quando comparados com outros métodos existentes na literatura. / Abstract: This thesis deals with one of the most important open problems in control theory, the design of static output feedback controllers. The main contribution is to propose a method to compute robust static output feedback controllers for uncertain linear discrete-time systems, using a state feedback controller as an input parameter for the method. Additionally, the results are extended to cope with H2 static output feedback control design. The synthesis conditions are formulated in terms of a convex optimization procedure, based on a finite set of linear matrix inequalities. Numerical examples are presented to illustrate the effectiveness of the proposed approach compared to other methods available in the literature. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica