Web-based application programming interface to solve nonlinear optimization problems

Nonlinear Optimization Problems are usual in many engineering fields. Due to its characteristics the objective function of some problems might not be differentiable or its derivatives have complex expressions. There are even cases where an analytical expression of the objective function might not be possible to determine either due to its complexity or its cost (monetary, computational, time, ...). In these cases Nonlinear Optimization methods must be used. An API, including several methods and algorithms to solve constrained and unconstrained optimization problems was implemented. This API can be accessed not only as traditionally, by installing it on the developer and/or user computer, but it can also be accessed remotely using Web Services. As long as there is a network connection to the server where the API is installed, applications always access to the latest API version. Also an Web-based application, using the proposed API, was developed. This application is to be used by users that do not want to integrate methods in applications, and simply want to have a tool to solve Nonlinear Optimization Problems.

Exploiting sensor redundancy for the calculation of fractional derivatives in the presence of noise

In this paper a new method for the calculation of the fractional expressions in the presence of sensor redundancy and noise, is presented. An algorithm, taking advantage of the signal characteristics and the sensor redundancy, is tuned and optimized through genetic algorithms. The results demonstrate the good performance for different types of expressions and distinct levels of noise.

Root locus of fractional linear systems

In this paper an algorithm for the calculation of the root locus of fractional linear systems is presented. The proposed algorithm takes advantage of present day computational resources and processes directly the characteristic equation, avoiding the limitations revealed by standard methods. The results demonstrate the good performance for different types of expressions.

Approximating fractional derivatives through the generalized mean

This paper addresses the calculation of fractional order expressions through rational fractions. The article starts by analyzing the techniques adopted in the continuous to discrete time conversion. The problem is re-evaluated in an optimization perspective by tacking advantage of the degree of freedom provided by the generalized mean formula. The results demonstrate the superior performance of the new algorithm.

On the numerical computation of the Mittag-Leffler function

Recently simple limiting functions establishing upper and lower bounds on the Mittag-Leffler function were found. This paper follows those expressions to design an efficient algorithm for the approximate calculation of expressions usual in fractional-order control systems. The numerical experiments demonstrate the superior efficiency of the proposed method.

Estudo, Avaliação e Propostas de melhoria para a Climatização do edifício Biorama do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia

A eficiência energética e a preocupação com a sustentabilidade têm vindo a ganhar preponderância na sociedade moderna. Este trabalho é uma contribuição para esta tendência onde se pretendeu avaliar e sugerir alterações ao sistema de climatização do edifício Biorama do Parque Biológico de Vila Nova de Gaia (PBG). Procedeu-se em primeiro lugar a uma caracterização física, química e geográfica dos 5 biomas constituintes do Biorama. Para isso, recorreu-se a documentos fornecidos pelo próprio PBG, visitas ao local e registo de medições de alguns parâmetros (temperatura, humidade relativa, qualidade do ar). Posteriormente foi realizado o balanço térmico dos edifícios, de acordo com a legislação em vigor, recorrendo a expressões e conceitos teóricos. Foram determinados valores dos ganhos térmicos de aquecimento de 15811, 10694, 7939, 9233, e 6621 kWh/ano para Floresta tropical, Mesozoico, Dunas, Savana e Deserto, respetivamente. Foram igualmente determinados valores dos ganhos térmicos no verão de 7093, 4798, 3560, 4144 e 2971 kWh na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. As cargas térmicas de aquecimento foram 149, 125, 47, 60 e 51 kW na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. As cargas térmicas de arrefecimento foram iguais a 59, 57, 47, 35 e 36 kW na Floresta tropical, no Mesozoico, nas Dunas, na Savana e no Deserto, respetivamente. Algumas soluções são avançadas, bem como alternativas comportamentais de modo a corrigir alguns problemas identificados. Uma proposta é a da instalação de painéis solares e acumuladores de calor, com os quais se estima um ganho médio conjunto de 500 W em cada bioma, e representam um investimento de 1050 euros e terão um retorno de 1 ano. Em relação à humidade é sugerido a utilização mais eficaz dos aspersores existentes e a utilização de esponjas, para fazer subir a humidade relativa para valores superiores a 80%. Em sentido inverso, no inverno, propõem-se a utilização de material higroscópico para fazer baixar a humidade relativa em cerca de 5%. Os custos com os suportes e o material higroscópico rondam os 250 €. Por fim, é sugerido a instalação de um aparelho de ar condicionado de 16 000 BTU no corredor de ligação, pois é a única forma de garantir condições de conforto térmico. Esta proposta de arrefecimento com ar condicionado e ainda o recurso a uma cortina de lâminas de plástico, que servem para efetuar uma separação mais eficiente entre ar frio e ar quente, têm um custo aproximado de 350 €. É ainda sugerida a utilização de lonas ou de uma planta trepadeira com um custo por planta de 5€, nas coberturas dos telhados virados a sul, sendo que a zona do corredor deverá ser totalmente coberta, a fim de evitar a exposição solar direta.

Incremental Recomputation of Pig Latin’s Nest and Unnest Operators

This master’s thesis addresses the maintenance of pre-computed structures, which store a frequent or expensive query, for the nested bag data type in the high level work-flow language Pig Latin. This thesis defines a model suitable to accommodate incremental expressions over nested bags on Pig Latin. Afterwards, the partitioned normal form for sets is extended with further restrictions, in order to accommodate the nested bag model, allow the Pig Latin nest and unnest operators revert each other, and create a suitable environment to the incremental computations. Subsequently, the extended operators – extended union and extended difference – are defined for the nested bag data model with the partitioned normal form for bags (PNF Bag) restriction, and semantics for the extended operators are given. Finally, incremental data propagation expressions are proposed for the nest and unnest operators on the data model proposed with the PNF Bag restriction, and the proof of correctness is given.

Trade-Off Performance Regions of Slotted ALOHA Protocol using Multi-Objective Optimization

10th Conference on Telecommunications (Conftele 2015), Aveiro, Portugal.

On the numerical computation of the Mittag-Leffler function

Recently simple limiting functions establishing upper and lower bounds on the Mittag-Leffler function were found. This paper follows those expressions to design an efficient algorithm for the approximate calculation of expressions usual in fractional-order control systems. The numerical experiments demonstrate the superior efficiency of the proposed method.

Introducing numerical analysis tools in engineering: a Scilab user case in electronics course

Software tools in education became popular since the widespread of personal computers. Engineering courses lead the way in this development and these tools became almost a standard. Engineering graduates are familiar with numerical analysis tools but also with simulators (e.g. electronic circuits), computer assisted design tools and others, depending on the degree. One of the main problems with these tools is when and how to start use them so that they can be beneficial to students and not mere substitutes for potentially difficult calculations or design. In this paper a software tool to be used by first year students in electronics/electricity courses is presented. The growing acknowledgement and acceptance of open source software lead to the choice of an open source software tool – Scilab, which is a numerical analysis tool – to develop a toolbox. The toolbox was developed to be used as standalone or integrated in an e-learning platform. The e-learning platform used was Moodle. The first approach was to assess the mathematical skills necessary to solve all the problems related to electronics and electricity courses. Analysing the existing circuit simulators software tools, it is clear that even though they are very helpful by showing the end result they are not so effective in the process of the students studying and self learning since they show results but not intermediate steps which are crucial in problems that involve derivatives or integrals. Also, they are not very effective in obtaining graphical results that could be used to elaborate reports and for an overall better comprehension of the results. The developed tool was based on the numerical analysis software Scilab and is a toolbox that gives their users the opportunity to obtain the end results of a circuit analysis but also the expressions obtained when derivative and integrals calculations, plot signals, obtain vector diagrams, etc. The toolbox runs entirely in the Moodle web platform and provides the same results as the standalone application. The students can use the toolbox through the web platform (in computers where they don't have installation privileges) or in their personal computers by installing both the Scilab software and the toolbox. This approach was designed for first year students from all engineering degrees that have electronics/electricity courses in their curricula.

Tendências no Twitter

Atualmente as redes sociais fazem parte do dia a dia das pessoas, sendo que para muitas delas essas plataformas tornaram-se imprescindíveis. Quer seja por mera curiosidade ou por uma necessidade imperiosa de partilhar com o mundo as suas ideias ou pensamentos, a verdade é que as pessoas utilizam cada vez mais as redes sociais. O trabalho descrito neste documento pretende explorar uma dessas redes sociais, o Twitter, mais propriamente através do estudo das suas tendências do momento ou trending topics que são expressões referidas pelos utilizadores a uma taxa superior em comparação com outras. São descritas algumas das características do Twitter e dos recursos disponíveis para programadores. Para além do estudo detalhado do Twitter, são extraídos dados de diversas fontes, destacando-se o próprio Twitter, mas também outras plataformas e jornais online. Posteriormente é feita a análise desses dados através da verificação da evolução das tendências ao longo do tempo nos diversos locais em estudo e ainda através do cruzamento de dados das várias fontes de dados, com análise dos resultados obtidos. Na análise efetuada são analisadas as tendências considerando algumas métricas, a sua globalidade, a relação das tendências com tópicos dos jornais online e ainda a sua periodicidade.

Deciding Kleene Algebra Terms Equivalence in Coq

This paper presents a mechanically verified implementation of an algorithm for deciding the equivalence of Kleene algebra terms within the Coq proof assistant. The algorithm decides equivalence of two given regular expressions through an iterated process of testing the equivalence of their partial derivatives and does not require the construction of the corresponding automata. Recent theoretical and experimental research provides evidence that this method is, on average, more efficient than the classical methods based on automata. We present some performance tests, comparisons with similar approaches, and also introduce a generalization of the algorithm to decide the equivalence of terms of Kleene algebra with tests. The motivation for the work presented in this paper is that of using the libraries developed as trusted frameworks for carrying out certified program verification.

Generalized convolution

The paper revisits the convolution operator and addresses its generalization in the perspective of fractional calculus. Two examples demonstrate the feasibility of the concept using analytical expressions and the inverse Fourier transform, for real and complex orders. Two approximate calculation schemes in the time domain are also tested.

Análise da tradução e legendagem da sátira no mockumentary

O presente trabalho foi elaborado no âmbito da dissertação do Mestrado em Tradução e Interpretação Especializadas, e tem como objectivo estudar o formato mockumentary, no qual se baseia a minha análise, e compreender as especificidades da tradução do elemento satírico de que este híbrido se pode revestir, enquanto elemento potenciador de comicidade. A Tradução Audiovisual é um fenómeno com que nos deparamos diariamente, seja a partir de uma televisão, de um ecrã de computador ou de um dispositivo móvel, em que estamos perante um conjunto de elementos semióticos diversos, para os quais concorre uma combinação essencial de quatro canais, a saber, o canal visual, acústico, verbal e não-verbal. O tradutor deve ter em consideração não só o código verbal, como também os elementos que não são estritamente linguísticos, como gestos, música, expressões faciais, etc. Dado que Uma Família Muito Moderna, sobre a qual baseei a minha análise, é uma série humorística com um forte pendor satírico, afigurou-se como primeiro objecto de estudo por descrever o mockumentary e analisar como esse humor se verifica na versão portuguesa. Deste modo, impõe-se abordar a questão da tradução do humor, neste caso de trocadilhos (wordplay), puns e casos de polissemia, bem como da tradução de referências culturais e intertextuais. Para esse efeito, procedi a uma análise contrastiva entre o texto original, em língua inglesa, e verificar a recuperação do tom satírico potenciador de humor nas legendas, na língua de chegada, em língua portuguesa. Em conjunto, estes elementos concorrem para a construção de um texto que, no caso deste mockumentary, se reveste de um forte tom satírico - mock - para a criação de humor, apresentando uma série que, apesar de indubitavelmente fictícia, revela determinados traços associados a formatos televisivos informativos - documentary - , transmitindo ao espectador uma ilusão de realidade e de factualidade.

Aplicação de um software de cálculo automático na verificação aos estados limites de utilização em estruturas de Betão Armado

Actualmente e cada vez mais, são concebidos e utilizados programas de cálculo automático de Engenharia na realização de projectos de edifícios, que proporcionam aos engenheiros uma possibilidade avançada e rápida de execução, simulação e análise de edifícios para estruturas complexas e de elevada dimensão. Contudo, será necessário que os resultados deverão ser fiáveis de modo a não existirem consequências no comportamento real da estrutura a longo prazo. O presente relatório de estágio, refere-se à verificação aos estados limites de utilização (tensões, fendilhação e deformação) segundo o Eurocódigo 2, de uma estrutura porticada em betão armado, nomeadamente de um pórtico central pertencente a essa mesma estrutura recorrendo ao programa de cálculo automático da Autodesk o Robot Structural Analysis Professional 2014. O objectivo principal do presente trabalho consiste na comparação de resultados referente aos estados limites últimos e de utilização, pelos diferentes módulos de dimensionamento Required e Provided Reinforcement presentes no programa Robot. É destacado no final do relatório, considerando uma disposição de armadura optada analiticamente para o pórtico, uma análise comparativa de resultados referente aos estados limites de utilização entre o comando Typical Reinforcement do módulo Provided Reinforcement e por expressões analíticas. Refere-se contudo que, o procedimento do método analítico teve como base de cálculo uma aplicação desenvolvida para a verificação de elementos de betão armado aos estados limites de utilização segundo o Eurocódigo 2, com o nome de XD-Conserv tendo sido também comparado os resultados finais do mesmo.