Dynamic programming for a Markov-switching jump–diffusion

We consider an optimal control problem with a deterministic finite horizon and state variable dynamics given by a Markov-switching jump–diffusion stochastic differential equation. Our main results extend the dynamic programming technique to this larger family of stochastic optimal control problems. More specifically, we provide a detailed proof of Bellman’s optimality principle (or dynamic programming principle) and obtain the corresponding Hamilton–Jacobi–Belman equation, which turns out to be a partial integro-differential equation due to the extra terms arising from the Lévy process and the Markov process. As an application of our results, we study a finite horizon consumption– investment problem for a jump–diffusion financial market consisting of one risk-free asset and one risky asset whose coefficients are assumed to depend on the state of a continuous time finite state Markov process. We provide a detailed study of the optimal strategies for this problem, for the economically relevant families of power utilities and logarithmic utilities.

Monitorização integrada para sistemas de alimentação distribuídos

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

A influência da leitura do livro “Os Meninos das Costas Perfeitas”, na adoção de comportamentos saudáveis, relacionados com a mochila escolar

Introdução: O impacto do transporte diário das mochilas tornou-se uma área de preocupação da saúde pública, sendo necessária uma urgente mudança de comportamentos das crianças, educadores e cuidadores. Objetivos: O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência da leitura do livro “Os Meninos das Costas Perfeitas” na mudança de comportamentos de estudantes do 1º e 4º anos. Métodos: Efetuou-se um estudo quase – experimental, onde se avaliou o efeito da leitura do livro, efetuada por pais ou professores, na mudança de comportamentos de estudantes (E) do 1º e 4º ano, voluntários, de uma escola de Felgueiras composto por 36 E (grupo experimental - GE). O grupo de controlo (GC), não sujeito à leitura do livro, foi constituído por 40 E do 1º e 4º ano de uma escola de Famalicão. Elaboraram-se dois questionários, um para avaliar subjetivamente os comportamentos dos E e outro para avaliar a perceção dos cuidadores (C) acerca da mudança de comportamentos dos E. Mediu-se do peso dos E e das mochilas e, nos modelos de mochila com duas alças, a distância de C7 ao topo da mochila, para avaliar a sua posição nas costas. Todos os instrumentos foram aplicados antes da leitura e após 3 meses. Resultados: O GE melhorou significativamente a posição da mochila nas costas (χ²=6,702; p=0,035) e a organização do material no seu interior (χ²=32,864; p <0,001) (χ²=15,587; p <0,001) quando comparado com o GC. Os C percecionaram uma melhoria significativa no ajuste da mochila às costas (χ²=6,231; p=0,013) e uma melhor organização do material no interior da mochila quando comparado com os C dos GC (χ²=5,394; p=0,020; χ²=14,266; p <0,001; χ²=5,365, p=0,021; p=0,021). Conclusão: A leitura do livro demonstrou ser eficaz numa mudança de comportamentos dos estudantes relacionados com o uso da mochila, que se tornaram mais saudáveis.

Comparação entre diferentes sistemas de avaliação de desempenho

A avaliação do desempenho consiste num instrumento estratégico de extrema importância para a gestão de recursos humanos numa organização, tal como no Exército. Permite criar indicadores ao nível do desempenho dos avaliados ao mesmo tempo que contribui para o diagnóstico e sua melhoria contínua. Ao nível dos órgãos decisores proporciona uma análise das capacidades dos recursos humanos e a sua correta gestão. Foi neste contexto que este trabalho de investigação foi desenvolvido, tendo sido traçado como objetivo, estudar a perceção dos militares avaliadores do Exército Português (EP) quanto aos sistemas de avaliação de desempenho (SAD) em vigor no Exército (SAMME1 e SIADAP2). Usou-se uma metodologia quantitativa e qualitativa e para o efeito foi desenvolvido um questionário, que foi passado aos Coronéis, Tenentes-coronéis, Majores e Capitães, todos eles avaliadores. Esta escolha fundamenta-se pela posição que os mesmos ocupam na cadeia hierárquica, pela experiência e o nível de conhecimentos que possuem sobre os sistemas de avaliação, podendo contribuir com as suas opiniões e sugestões, para a melhoria dos sistemas de avaliação atualmente em vigor no EP. Participaram no presente estudo 259 Oficiais avaliadores que responderam a um questionário online lançado na internet. Os principais resultados obtidos permitem concluir que o SAMME assume maior relevância e menor subjetividade que o SIADAP. Foi ainda observada a necessidade de implementar algumas medidas corretivas nos dois sistemas de avaliação em estudo, tais como: implementar no SAMME a autoavaliação e criar objetivos; no SIADAP, acabar com as quotas de 5% para a atribuição da classificação de desempenho excelente aos avaliados; Observou-se ainda que o avaliador tem uma importância

HACCP numa indústria corticeira: implementação, identificação de pontos críticos e proposta de acções correctivas

Mestrado em Engenharia Química

Sistema de teste de transístores bipolares de junção e de efeito de campo

O estudo das curvas características de um transístor permite conhecer um conjunto de parâmetros essenciais à sua utilização tanto no domínio da amplificação de sinais como em circuitos de comutação. Deste estudo é possível obter dados em condições que muitas vezes não constam na documentação fornecida pelos fabricantes. O trabalho que aqui se apresenta consiste no desenvolvimento de um sistema que permite de forma simples, eficiente e económica obter as curvas características de um transístor (bipolar de junção, efeito de campo de junção e efeito de campo de metal-óxido semicondutor), podendo ainda ser utilizado como instrumento pedagógico na introdução ao estudo dos dispositivos semicondutores ou no projecto de amplificadores transistorizados. O sistema é constituído por uma unidade de condicionamento de sinal, uma unidade de processamento de dados (hardware) e por um programa informático que permite o processamento gráfico dos dados obtidos, isto é, traçar as curvas características do transístor. O seu princípio de funcionamento consiste na utilização de um conversor Digital-Analógico (DAC) como fonte de tensão variável, alimentando a base (TBJ) ou a porta (JFET e MOSFET) do dispositivo a testar. Um segundo conversor fornece a variação da tensão VCE ou VDS necessária à obtenção de cada uma das curvas. O controlo do processo é garantido por uma unidade de processamento local, baseada num microcontrolador da família 8051, responsável pela leitura dos valores em corrente e em tensão recorrendo a conversores Analógico-Digital (ADC). Depois de processados, os dados são transmitidos através de uma ligação USB para um computador no qual um programa procede à representação gráfica, das curvas características de saída e à determinação de outros parâmetros característicos do dispositivo semicondutor em teste. A utilização de componentes convencionais e a simplicidade construtiva do projecto tornam este sistema económico, de fácil utilização e flexível, pois permite com pequenas alterações

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Diagnóstico de higiene e segurança no trabalho: proposta de medidas correctivas

O trabalho que é de seguida apresentado foi desenvolvido durante o estágio efectuado no Instituto de Desenvolvimento e Inovação Tecnológica (IDIT), tendo em vista a realização de um projecto de fim de Mestrado em Engenharia Química no ramo de Tecnologias de Protecção Ambiental. O projecto teve como principal objectivo a elaboração de um diagnóstico de Segurança, Higiene e Saúde no Trabalho tendo por base as medições de factores de riscos, efectuadas numa empresa pertencente ao sector da alimentação, e o seu respectivo enquadramento legal. A realização deste trabalho consistiu na avaliação de factores físicos e químicos presentes em todas as actividades industriais, que podem constituir riscos para a higiene, saúde e segurança dos trabalhadores. Os factores considerados neste estudo foram: o ruído, a iluminância, as vibrações, o ambiente térmico e os contaminantes químicos. Ao longo do trabalho são apresentados os resultados obtidos nas avaliações efectuadas e a sua análise, que permitiu o conhecimento das condições de trabalho, para as diversas actividades desempenhadas na empresa, revelando as não concordâncias dos factores estudados. Segundo os resultados obtidos conclui-se que a empresa apresenta condições de Higiene, Saúde e Segurança bastantes satisfatórias, apresentando apenas algumas não conformidades, particularmente nos níveis de pressão sonora. No entanto, estas não conformidades podem ser contornadas com a aplicação de medidas correctivas previstas no enquadramento legal que abrange cada factor avaliado. A escassez de tempo não permitiu a elaboração de um diagnóstico de HST completo, uma vez que, uma análise de risco completa necessita de um estudo mais aprofundado na área e uma prática considerável, que não foi possível adquirir até então.

Devolução de doses unitárias: análise de uma prática diária

A Distribuição Individual Diária em Dose Unitária deve assegurar o maior rigor no Processo de Distribuição de Medicamentos, o que nem sempre se verificou no Hospital Pedro Hispano, dado que as Doses Unitárias devolvidas pelos Serviços de Internamento, nem sempre seguiam os Parâmetros de Qualidade. Assim, desenvolveu-se um estudo quasi-experimental, longitudinal, prospetivo e analítico, entre 1 de Março a 30 de Junho de 2012, no qual se analisaram as Doses Unitárias, devolvidas pelos Serviços de Internamento da Unidade Local de Saúde de Matosinhos a funcionam com Distribuição Individual Diária em Dose Unitária, tendo-se recolhido as não conformes relativamente aos Parâmetros de Qualidade instituídos. Na 1.ª fase do estudo (Recolha de amostras), foram contabilizadas 337 amostras, correspondentes a uma perda de 471 €. Na 2.ª fase do estudo (Implementação de acções correctivas às amostras previamente recolhidas), foram rejeitadas definitivamente 129 amostras, correspondentes a uma perda de 198 €. Na 4.ª fase do estudo (Segunda recolha de amostras), foram contabilizadas 228 amostras, correspondentes a uma perda de 199 €. A 3.ª fase do estudo incluiu a divulgação dos resultados às enfermeiras chefes dos serviços envolvidos no estudo e a 5.ª fase a comparação dos resultados obtidos na 1.ª, 2.ª e 4.ª fase do estudo. As amostras foram recolhidas em 16 serviços de internamento, sendo os valores monetários mais relevantes associados ao Espessante para alimentos líquidos e ao Imipeno + Cilastatina. A prática observada e sujeita a estudo aumenta os riscos associados ao consumo do medicamento e os custos relativos ao Processo, sendo de eliminar. A sua monitorização deve constituir uma rotina, uma vez que houve mudança de comportamentos. A redução/eliminação desta prática não conforme conduz à integração de novas tarefas com valor acrescentado, com aumento da fiabilidade do Processo.

Ethernet-based systems: contributions to the holistic analysis

A number of characteristics are boosting the eagerness of extending Ethernet to also cover factory-floor distributed real-time applications. Full-duplex links, non-blocking and priority-based switching, bandwidth availability, just to mention a few, are characteristics upon which that eagerness is building up. But, will Ethernet technologies really manage to replace traditional Fieldbus networks? To this question, Fieldbus fundamentalists often argue that the two technologies are not comparable. In fact, Ethernet technology, by itself, does not include features above the lower layers of the OSI communication model. Where are the higher layers that permit building real industrial applications? And, taking for free that they are available, what is the impact of those protocols, mechanisms and application models on the overall performance of Ethernetbased distributed factory-floor applications? In this paper we provide some contributions that may pave the way towards providing some reasonable answers to these issues.

From simulation to statistical analysis: timeliness assessment of ethernet/IP-based distributed systems

A number of characteristics are boosting the eagerness of extending Ethernet to also cover factory-floor distributed real-time applications. Full-duplex links, non-blocking and priority-based switching, bandwidth availability, just to mention a few, are characteristics upon which that eagerness is building up. But, will Ethernet technologies really manage to replace traditional Fieldbus networks? Ethernet technology, by itself, does not include features above the lower layers of the OSI communication model. In the past few years, it is particularly significant the considerable amount of work that has been devoted to the timing analysis of Ethernet-based technologies. It happens, however, that the majority of those works are restricted to the analysis of sub-sets of the overall computing and communication system, thus without addressing timeliness at a holistic level. To this end, we are addressing a few inter-linked research topics with the purpose of setting a framework for the development of tools suitable to extract temporal properties of Commercial-Off-The-Shelf (COTS) Ethernet-based factory-floor distributed systems. This framework is being applied to a specific COTS technology, Ethernet/IP. In this paper, we reason about the modelling and simulation of Ethernet/IP-based systems, and on the use of statistical analysis techniques to provide usable results. Discrete event simulation models of a distributed system can be a powerful tool for the timeliness evaluation of the overall system, but particular care must be taken with the results provided by traditional statistical analysis techniques.

Industrial ethernet: building blocks for a holistic approach

For industrial environments it is true that Ethernet technologies are there to stay. In fact, a number of characteristics are boosting the eagerness of extending Ethernet to also cover factory-floor applications. Fullduplex links, non-blocking and priority-based switching, bandwidth availability, just to mention a few, are characteristics upon which that eagerness is building up. But, will Ethernet technologies really manage to replace traditional field bus networks? Fieldbus fundamentalists often argue that the two things are not comparable. In fact, Ethernet technology, by itself, does not include features above the lower layers of the OSI communication model. Where are the higher layers and the application enablers that permit building real industrial applications? And, taking for free that they are available, what is the impact of those protocols, mechanisms and application models on the overall performance of Ethernet-based distributed factory-floor applications?

The effect of fractional order in variable structure control

This paper studies fractional variable structure controllers. Two cases are considered namely, the sliding reference model and the control action, that are generalized from integer into fractional orders. The test bed consists in a mechanical manipulator and the effect of the fractional approach upon the system performance is evaluated. The results show that fractional dynamics, both in the switching surface and the control law are important design algorithms in variable structure controllers.

Real-time communications over wired/wireless PROFIBUS networks supporting inter-cell mobility

PROFIBUS is an international standard (IEC 61158, EN 50170) for factory-floor communications, with several thousands of installations worldwide. Taking into account the increasing need for mobile devices in industrial environments, one obvious solution is to extend traditional wired PROFIBUS networks with wireless capabilities. In this paper, we outline the major aspects of a hybrid wired/wireless PROFIBUS-based architecture, where most of the design options were made in order to guarantee the real-time behaviour of the overall network. We also introduce the timing unpredictability problems resulting from the co-existence of heterogeneous physical media in the same network. However, the major focus of this paper is on how to guarantee real-time communications in such a hybrid network, where nodes (and whole segments) can move between different radio cells (inter-cell mobility). Assuming a simple mobility management mechanism based on mobile nodes performing periodic radio channel assessment and switching, we propose a methodology to compute values for specific parameters that enable an optimal (minimum) and bounded duration of the handoff procedure.

Competitive dynamics for behavior coordination in a joint transportation task

We address the problem of coordinating two non-holonomic mobile robots that move in formation while transporting a long payload. A competitive dynamics is introduced that gradually controls the activation and deactivation of individual behaviors. This process introduces (asymmetrical) hysteresis during behavioral switching. As a result behavioral oscillations, due to noisy information, are eliminated. Results in indoor environments show that if parameter values are chosen within reasonable ranges then, in spite of noise in the robots communi- cation and sensors, the overall robotic system works quite well even in cluttered environments. The robots overt behavior is stable and smooth.