FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / With the aim of aggregating value to the productive chain of coconut and to expand its agrobusiness, Embrapa AgroindÃstria Tropical (Brazilian Agricultural Research Corporation, Tropical Agroindustry National Centre) developed a system for processing the husk of immature coconut in order to produce fibre and coir dust, which have several environmental and commercial applications. During the pressing stage, a liquid is generated, denominated Coconut Husk Liquor (CHL), which contains high concentration of organic matter (varying form 60 to 80 gDQO/L), including tannins. In this work, the performance of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) and a Fungi Biological Reactor (FBR) were evaluated for the treatment of CHL. The lab-scale UASB reactor, with a working volume of 16,8L, was operated during 222 days with an increasing organic loading rate (OLR), starting from 2.2 kgCOD/m3.d and reaching up to 10 kgCOD/m3.d. The lab-scale FBR, with a working volume of 100L, was operated with OLR of 5,0 kgCOD/m3.d, during 116 days, and then with OLR of 2,5 kgCOD/m3.d during 158 days. The performance of UASB reactor evaluated based on influent and effluent COD and total tannins; sludge specific methanogenic activity (SMA) and anaerobic toxicity; gas production and composition; pH, alkalinity and volatile fatty acids; and sludge retention time. The performance of FBR was monitored on the basis of on influent and effluent COD, total tannins and suspended solids. Other analysis were also accomplished: aerobic CHL biodegradability, sludge stability, and effect of Aspergillus niger on the degradation of CHL. Results showed that UASB reactor was maintained stable during the whole operation, with COD removal efficiency higher than 80%, total tannins removal efficiency of around 48%, and the ratio AGV/alkalinity lower than 0,30. Biogas presented 75% of methane on its composition. Toxicity tests demonstrated that CHL was not toxic to the methanogenic consortia. FBR was initially inoculated with Aspergillus niger AN-400. However, this fungus was substituted by the yeast that is natural on coconut husk, which was confirmed by tests carried out on Petri plate tests. When this reactor was operated with OLR of 5.0 kgCOD/m3.d and without sludge removal, the COD removal efficiency was around 58%. The performance improved up to 91% when OLR was decreased to 2.5 kgCOD/m3.d and sludge was weekly removed from the top or reactor. During this period, total tannin removal efficiency was approximately 15%. Despite the low tannin removal efficiency, this aerobic reactors can be used as an alternative for easy-degradable organic matter, facilitating the recovering of tannins for commercial uses. Results obtained from Petri plate tests show that Aspergillus niger AN-400 was able to grow in a medium with CHL. However, results from batch tests demonstrated that this species did not affect the DQO and tannins removal rates, when it is inoculated in a solution with raw CHL. The configuration of the reactor with fungi used in this research showed operational problems related with excess biomass removal. / Buscando agregar valor à cadeia produtiva do coco e expandir o agronegÃcio envolvido, a Embrapa AgroindÃstria Tropical desenvolveu um sistema de beneficiamento da casca do coco verde para produÃÃo de pà e fibra que tem diversas aplicaÃÃes ambientais e comerciais. Durante a etapa de prensagem do beneficiamento deste resÃduo, à gerado um lÃquido denominado LÃquido da Casca do Coco Verde (LCCV), que apresenta elevada concentraÃÃo de matÃria orgÃnica, cuja DQO varia de 60 a 80 gO2/L, incluindo taninos. Nesta Tese avaliou-se a performance de um reator anaerÃbio de fluxo ascendente e manta de lodo (Upflow Anaerobic Sludge Blanket â UASB) e um Reator BiolÃgico com Fungos (RBF) para tratamento do LCCV. O UASB escala de bancada (16,8L) foi operado durante 222 dias, com carga orgÃnica volumÃtrica (COV) crescente, iniciando com 2,2 KgDQO/mÂ.d, e finalizando com 10,0 KgDQO/mÂ.d. O RBF escala de bancada (100L) foi operado com COV de 5,0 KgDQO/mÂ.d durante 116 dias, e em seguida com COV de 2,5 KgDQO/mÂ.d durante 158 dias. A performance do UASB foi avaliada atravÃs de determinaÃÃes de DQO e taninos totais do afluente e efluente; atividade metanogÃnica especÃfica (AME) do lodo e toxicidade anaerÃbia; composiÃÃo e produÃÃo de biogÃs; pH, alcalinidade e Ãcidos graxos volÃteis (AGV). A performance do RBF foi monitorada atravÃs de determinaÃÃes de DQO, taninos totais e sÃrie de sÃlidos do afluente e efluente. AlÃm disso, foram realizados alguns ensaios: Biodegradabilidade aerÃbia do LCCV, estabilidade anaerÃbia do lodo, e o efeito da espÃcie Aspergillus niger AN 400 na degradaÃÃo do LCCV. Os resultados demonstraram que o UASB manteve-se estÃvel durante a operaÃÃo, com eficiÃncia de remoÃÃo de DQO superior a 80% e de taninos em torno de 48%. A razÃo AGV/alcalinidade ficou sempre inferior a 0,30. O biogÃs apresentou composiÃÃo de 75% de metano. Os ensaios de toxicidade demonstraram que o LCCV nÃo foi tÃxico à biomassa metanogÃnica presente no UASB. O RBF foi inicialmente inoculado com Aspergillus niger AN 400. No entanto, atravÃs de anÃlises microbiolÃgicas, foi comprovado que este fungo foi substituÃdo por leveduras naturalmente presentes no LCCV. Quando este reator foi operado com COV de 5,0 KgDQO/mÂ.d, e sem descarte de biomassa, a eficiÃncia de remoÃÃo de DQO ficou em torno de 58%. Esta eficiÃncia aumentou para 91% quando a COV aplicada diminuiu para 2,5 KgDQO/mÂ.d, e foram realizados descartes semanais da biomassa localizada na parte superior do reator. Neste perÃodo, a remoÃÃo mÃdia de taninos foi de 15%. Apesar desta baixa remoÃÃo de taninos, reatores aerÃbios podem ser usados como alternativas para remoÃÃo de matÃria orgÃnica facilmente degradÃvel, viabilizando a recuperaÃÃo dos taninos para uso comercial. Os resultados obtidos em testes em placas de Petri demonstraram que a espÃcie fÃngica Aspergillus Niger AN 400 foi capaz de se desenvolver em meio contendo LCCV. Contudo, resultados dos testes em batelada demonstraram que esta espÃcie nÃo alterou as taxas de remoÃÃo de DQO e taninos, quando foi inoculado em meio contendo LCCV bruto. A configuraÃÃo do reator com fungos utilizada nesta pesquisa apresentou problemas operacionais relacionados com o descarte do excesso de biomassa.

This thesis contains results on convergence studies for different stencils of radial basis function generated finite difference (RBF-FD) method applied to solving Black-Scholes equation for pricing European call options. The results experimentally confirm the theoretical convergence rates for smooth payoff functions with stencils of size 3, 5 and 7 in one- dimensional problems, and 9, 13 and 25 in two- dimensional problems. Moreover, it is shown how different terms in the equation can be approximated individually using the proposed method and then combined into a discrete approximation of the entire spatial differential operator. This new version of the RBF-FD method, where each term has been approximated individually, has been compared to the classical method and the outcome did not show any significant performance advantages. Nevertheless, the results also showed that the second order derivative was the hardest one to approximate accurately and this poses an important finding for the future development of the method.

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Gas plants consist of several pieces of both critical static and rotating equipment, which operate continuously under severe operating conditions. These pieces of equipment are permanently subjected to be inspected and maintained during total shutdown of plant facilities to execute Turnaround Maintenance (TAM) event. The TAM is the largest maintenance activities used in most oil and gas companies in terms of both cost and time. Oil and gas companies have suffered losses in the production and enormity in the TAM cost due to duration and interval of TAM which have randomly estimated without taking the size and age of plants into account. Sirte Oil Company (SOC) was a good example and used as a reference point for other gas plants to achieve the aim of this thesis associated with optimising TAM scheduling for gas plants (decreasing duration and increasing interval of TAM) by implementing the TAM model. The contribution of this research is in developing the TAM model, consisting of four stages, which is broken down into four main stages: First stage; removing Non-critical pieces of Equipment (NEs) from the Scope of Work (SoW) of TAM to proactive maintenance strategies. Second stage; selecting Critical Static pieces of Equipment (CSEs) that constitute the highest risk based on Risk-Based Inspection (RBI). Third stage; selecting Critical Rotating pieces of Equipment (CREs) that constitute the highest risk based on Risk-Based Failure (RBF). Fourth stage; defining the optimum duration and interval of TAM based on Failure Distributions (FDs). Consequently, the TAM model developed in this study provides a novelty in the TAM event and decision making process. This is basically about optimisation of TAM scheduling in the medium and long-term, characterized by decreasing duration and increasing interval of TAM based on both CSEs and CREs to achieve the TAM model results. The result is the reduction in TAM cost and production losses, and the improvement in reliability and availability requirements of gas plants according to the residual life of critical equipment and operating conditions. To ensure reliability and consistency of the TAM model, it was validated with three Libya-plants SOC and data from three published case studies. The results from the validation of the TAM model are consistent with the real duration and interval of TAM in most plants SOC. The research concludes that the developed TAM model is a reliable and applicable tool to assist decision-makers in the estimation of TAM scheduling for any a processing plant.

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Cette thèse porte sur des méthode de résolution d'équations matricielles appliquées à la résolution numérique d'équations aux dérivées partielles ou des problèmes de contrôle linéaire. On s'intéressen en premier lieu à des équations matricielles linéaires. Après avoir donné un aperçu des méthodes classiques employées pour les équations de Sylvester et de Lyapunov, on s'intéresse au cas d'équations linéaires générales de la forme M(X)=C, où M est un opérateur linéaire matriciel. On expose la méthode de GMRES globale qui s'avère particulièrement utile dans le cas où M(X) ne peut s'exprimer comme un polynôme du premier degré en X à coefficients matriciels, ce qui est le cas dans certains problèmes de résolution numérique d'équations aux dérivées partielles. Nous proposons une approche, noté LR-BA-ADI consistant à utiliser un préconditionnement de type ADI qui transforme l'équation de Sylvester en une équation de Stein que nous résolvons par une méthode de Krylox par blocs. Enfin, nous proposons une méthode de type Newton-Krylov par blocs avec préconditionnement ADI pour les équations de Riccati issues de problèmes de contrôle linéaire quadratique. Cette méthode est dérivée de la méthode LR-BA-ADI. Des résultats de convergence et de majoration de l'erreur sont donnés. Dans la seconde partie de ce travail, nous appliquons les méthodes exposées dans la première partie de ce travail à des problèmes d'équations aux dérivées partielles. Nous nous intéressons d'abord à la résolution numérique d'équations couplées de type Burgers évolutives en dimension 2. Ensuite, nous nous intéressons au cas où le domaine borné est choisi quelconque. Nous établissons des résultats théoriques de l'existence de tels interpolants faisant appel à des techniques d'algèbre linéaire. / This thesis deals with some matrix equations involved in numerical resolution of partial differential equations and linear control. We first consider some numerical resolution techniques of linear matrix equation. In the second part of this thesis, we apply these resolution techniques to problems related to partial differential equations.

近年來輻狀基底函數類神經網路 (Radial Basis Function Networks , RBFN) 應用在時間序列相關問題上已有相當的成果。在這篇論文裡，我們嘗試建構一個電腦軟體工具，可以很容易造出 RBFN，應用在時間序列預測相關問題上。更進一步的說，我們的電腦工具可以輕易做出即時修正，完全符合使用者的需求。我們一開始先複習 RBFN 的基本架構， 並說明如何應用到時間序列的問題上。接著我們研究近年來相當受到重視的 T-RBF (Temporal RBF) 架構。最後，我們解釋如何使用 Adobe Flex 去建構我們所需要的電腦軟體工具。這個工具是跨平台的程式，並且不論是雲端計算或是單機應用皆很合適。 / During recent years, applying Radial Basis Function Networks (RBFN) to time series problems yields many important results. In this thesis, we try to implement a cross-platform computer tool that can easily construct a RBFN applied to time series forecasting problems. Moreover, the RBFN created by this computer tool can do real-time modification to fit specific needs. We first review the basic structures of RBFN and explain how it can be applied to time series problems. Then, we survey on so called temporal radial basis function (T-RBF) model, which draws much attention these years. Finally, we explain how we use Adobe Flex to create a computer tool as we mentioned in the beginning. The computer application is cross-platform and is suitable for both cloud computing and desktop applications.

Les travaux présentés dans ce mémoire sont axés sur la détection et la localisation de défauts en utilisant l'analyse en composantes principales (ACP). Dans le premier chapitre les principes fondamentaux de l'analyse en composantes principales linéaire sont présentés. L'ACP est utilisée pour la modélisation des processus en fonctionnement normal. Dans le deuxième chapitre le problème de détection et localisation de défauts par ACP linéaire est abordé. A partir de l'analyse des indices de détection classiques, un nouvel indice de détection de défaut basé sur les dernières composantes principales a été développé. Pour la localisation de défauts, les méthodes classiques, utilisant par exemple le principe de reconstruction ou encore le calcul des contributions à l'indice de détection, ont été adaptées à l'indice de détection proposé. Le troisième chapitre est consacré à l'ACP non-linéaire (ACPNL). Une extension de l'ACP pour des systèmes non-linéaires, combinant l'algorithme des courbes principales et les réseaux RBF, est proposée. Pour la détermination du nombre de composantes à retenir dans le modèle ACPNL, une extension du critère basé sur la variance de l'erreur de reconstruction a été proposée. Une application réalisée dans le cadre d'une collaboration avec le réseau de surveillance de la qualité de l'air en Lorraine AIRLOR fait l'objet du quatrième chapitre. Cette application concerne la détection et la localisation de défauts de capteurs de ce réseau en utilisant la procédure de détection et de localisation développée dans le cas linéaire.

Le travail effectué dans cette thèse s'insère dans le cadre de la conversion automatique de la voix. La problématique générale est de modifier le signal d'un énoncé pour qu'il soit perçu comme prononcé par une autre personne. Les Systèmes de Conversion de Voix (SCV) de l'état de l'art utilisent pour la plupart des modèles de voix probabilistes GMM (Gaussian Mixture Models). Ces SCV utilisent des fonctions de conversion linéaires apprises à partir des GMMs. Elles permettent d'obtenir des voix converties de bonne qualité. Cependant, elles sont soumises à des défauts de conception liées à l'apprentissage de ces modèles. On peut ainsi noter le surlissage (oversmoothing) qui est une généralisation trop poussée et son opposé, le sur-apprentissage (overfitting) qui est une spécialisation trop poussée. Un aspect de cette thèse explore différentes stratégies d'apprentissage des fonctions de conversion. La première piste suivie est la réduction du nombre des paramètres libres de la fonction de conversion. La deuxième propose une alternative aux fonctions de conversion linéaires basées sur des GMMs en recourant aux modèles de transformation non-linéaire à base de réseaux de Neurones (RBF, Radial Basis Functions). Cette thèse s'intéresse d'autre part aux données utilisées pour apprendre les modèles de voix et les transformations. En effet, pour apprendre la fonction de conversion, les données issues des locuteurs source et cible doivent être mises en correspondance. Or, dans la plupart des cas d'utilisation, ces données ne sont pas parallèles. Autrement dit, les deux locuteurs n'ont pas prononcé suffisamment de phrases similaires. Notre proposition consiste à faire correspondre ces données lacunaires en les décomposant en classes acoustiques et en s'appuyant sur l'appariement, classique, des classes acoustiques cibles et sources. Enfin, notre intérêt se porte sur la paramètrisation de la voix car, pour obtenir une haute qualité de voix, il est nécessaire que cette paramètrisation conserve un maximum d'information sur le locuteur. Il s'agit en l'occurrence de l'enveloppe de son signal, obtenue fidèlement par la méthode de True-Envelope. Or, les premières études ont montré que ces données doivent être réduites pour nourrir un modèle probabiliste efficace. Pour cela, nous avons recours à la technique de réduction de dimension d'analyse par composantes principales (PCA, Principal componant analysis). Cette solution s'avère plus efficace lorsqu'on différencie les fonctions de transformation selon la classe phonétique.