Um Estudo de coordenação dinâmica de agentes aplicado ao gerenciamento de tráfego veicular urbano

Em sistemas de controle de tráfego veicular urbano existem diversas abordagens que lidam com o problema da redução do congestionamento de tráfego. Uma classe destas abordagens aplica a sincronização de semáforos a m de permitir que os veículos que viajam em um sentido possam passar diversos cruzamentos sem paradas. Este trabalho apresenta dois métodos de coordenação de agentes aplicados à sincroniza ção de semáforos. O primeiro método inspira-se em mecanismos de coordenação observados em insetos sociais e o segundo modela o problema de coordenação de semá- foros como um problema de otimização de restrições distribuído e faz sua resolução em tempo real utilizando mediação cooperativa. Inicialmente são apresentados conceitos básicos de sistemas de tráfego urbano, Swarm Intelligence e problemas de otimização de restrições. A partir dos conceitos iniciais, são apresentados os modelos propostos. Os resultados mostram que as abordagens propostas geram a coordenação entre os sem áforos sendo que o modo que os agentes estão coordenados pode mudar para se adaptar às mudanças nas condições do ambiente, gerando melhores condições de uxo de tráfego.

Combinação dos efeitos da carga animal com métodos físicos e químicos para o controle de plantas indesejáveis em pastagem nativa da Serra do Sudeste do RS

O experimento foi conduzido no município de Cachoeira do Sul de out/2001 a out/2002, objetivando avaliar a dinâmica vegetacional e o desempenho animal (31/05/02 a 16/09/02), em uma pastagem nativa submetida a diferentes métodos de controle de plantas indesejáveis. O local corresponde à região fisiográfica denominada Serra do Sudeste, com predominância das espécies Paspalum notatum (grama forquilha), Andropogon lateralis (capim caninha), além de Arachis burkartii e Desmodium incanum. Como plantas classificadas como indesejáveis encontram-se Baccharis trimera (carqueja), Vernonia nudiflora (alecrim) e Psidium luridum (araçá do campo). O delineamento experimental utilizado foi um fatorial em blocos (4 x 2), com duas repetições de campo. Os tratamentos foram os seguintes: testemunha (T); roçada de primavera (P); roçada de primavera + outono (O) e roçada de primavera + controle químico (Q), todos em duas ofertas de forragem, média (8%) e alta (14%). Os animais testes foram três novilhas por repetição, mantidas em pastejo contínuo com lotação variável. A massa de forragem foi obtida através de avaliações visuais usando padrões de referência, o acúmulo de forragem através do uso de gaiolas de exclusão e a composição botânica pelo método do ponto. Avaliaram-se os parâmetros de desempenho individual, carga animal, ganho de peso vivo por área e a dinâmica vegetacional. Os dados foram submetidos a análise de variância através do pacote estatístico SAS. O nível alto de oferta permitiu uma menor perda de peso vivo por área. Os tratamentos P e Q proporcionaram um melhor desempenho individual e menor perda de peso vivo por área, quando comparados a T. Os tratamentos P, O e Q foram eficientes no controle de Baccharis trimera. A. burkartii e Eriyngium horridum foram incrementados pela média intensidade de pastejo. Aristida laevis teve sua participação aumentada pela interação tratamento Q e baixa intensidade de pastejo.

Controle de espécies indesejáveis em pastagem nativa

O experimento foi desenvolvido em uma área de pastagem nativa representativa da transição entre a Serra do Sudeste e a Depressão Central do RS. Foram testados os efeitos de diferentes métodos de controle de plantas indesejáveis e adubação, sobre a produção de forragem, dinâmica da vegetação e freqüência das espécies presentes na pastagem. Na primeira etapa avaliou-se o efeito inicial (até 60 dias após aplicação) dos tratamentos: T1 – sem controle (SC), T2 – controle mecânico (roçada de primavera, CMP) e T3 – controle químico (Picloram + 2,4-D, na dosagem de 5 L/ha, CQT), os quais foram arranjados num delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. Aos 60 dias pós-aplicação dos tratamentos, a eficiência de controle das espécies indesejáveis em termos de participação na matéria seca foi de 100% para o CQ e 44,5% para o CMP quando comparados ao SC. Quando a eficiência foi calculada em termos de freqüência de ocorrência, verificou-se que o tratamento CM não foi eficiente no controle do alecrim no estrato inferior e de caraguatá no estrato superior, os quais aumentaram sua freqüência. Na segunda etapa, incluiu-se o tratamento de roçada de outono (CMO) e adubação ou não de cada tratamento e a avaliação estendeu-se por um ano. O delineamento continuou em blocos, com quatro tratamentos (SC, CMP, CMO e CQT) e as parcelas subdivididas em adubado e não adubado. O CQT proporcionou controle total das espécies indesejáveis, mas deprimiu inicialmente as leguminosas (principalmente Desmodium incanum), cuja participação na massa de forragem foi substituída por gramíneas. O CMO revelou-se mais eficiente que o CMP no controle de espécies indesejáveis apesar deste ter sido aplicado duas vezes. A adubação não afetou a resposta aos métodos de controle em nenhuma das variáveis analisadas, mas propiciou maior massa total e de gramíneas no outono, primavera e verão. As espécies indesejáveis não alteraram sua freqüência em função da adubação (em média 8,2%), mas Trifolium polymorphum foi favorecido, independente dos tratamentos de controle.

Otimização do controle da drenagem em macrobacias urbanas

A urbanização descontrolada das cidades brasileiras tem provocado o agravamento das enchentes naturais e a ampliação de sua freqüência, além de criar novos pontos de alagamento localizados. Isto se deve à crescente impermeabilização do solo com aumento do volume pluvial escoado e redução de amortecimento. A concepção de um projeto de macrodrenagem em uma bacia urbana que considere o controle das inundações, como por exemplo, a implementação de reservatórios de amortecimento em áreas sujeitas a alagamentos, constitui-se em uma tarefa complexa e difícil devido ao grande número de alternativas possíveis, considerando todas as variáveis envolvidas, como capacidades hidráulicas existentes e necessárias das redes de drenagem, disponibilidade de áreas para construção de reservatórios, custos de desapropriação destas áreas, existência de sistemas mistos de coleta, uso de reservatórios abertos ou subterrâneos, dentre outras. Desta forma o projetista coloca-se diante de um dilema: qual o conjunto destas alternativas podem ser o mais eficiente? Este estudo promoveu a análise da aplicabilidade e eficiência de um modelo de otimização associado a modelos hidrológico-hidráulicos como instrumentos de suporte à decisão em problemas de drenagem urbana. A ferramenta desenvolvida compôs-se pelo modelo IPHS1 para a simulação hidrológica e hidráulica, pelo algoritmo de evolução SCE-UA para o processo de otimização através da minimização do custo de implantação das soluções e do módulo EXTRAN do modelo SWMM para a verificação hidráulica dos resultados obtidos e análises de riscos superiores. Os resultados mostraram-se bons e o sistema implementado adaptou-se bem às características das duas bacias analisadas: bacia do arroio do Moinho e bacia do arroio da Areia. O sistema forneceu os cenários de custos otimizados de implantação da solução com detenções distribuídas nas bacias e ampliações de redes, em um curto período de tempo e utilizando dados que seriam necessários para qualquer projeto de macrodrenagem deste tipo. Com os resultados compilados, foram obtidas funções de auxílio à tomada de decisão em planos e projetos de drenagem urbana através de curvas ajustadas aos pontos gerados nas bacias estudadas. Foi realizada a análise de sensibilidade e a avaliação das incertezas envolvidas com o modelo hidrológico utilizado com relação ao seu parâmetro principal, o Curve Number. Esta análise mostrou grandes variações nas vazões de saída das bacias e nos custos das obras com pequenas alterações nos valores de CN. Apresenta-se ainda uma análise econômica da aplicação dos valores obtidos de forma extrapolada para todo o município de Porto Alegre.

Controle preditivo de robôs móveis não holonômicos

O controle de robôs móveis não holonômicos apresenta como principal desafio o fato de estes sistemas não serem estabilizáveis em um ponto através de uma realimentação de estados suave e invariante no tempo, conforme o Teorema de Brockett. Para contornar este resultado, técnicas clássicas utilizam leis de controle variante no tempo ou não suaves (descontínuas). Entretanto, estas técnicas não prevêem durante o cálculo da lei de controle restrições nas variáveis do sistema e assim, muitas vezes, geram entradas de controle que são incompatíveis com uma implementação real. Neste trabalho são desenvolvidos algoritmos de controle preditivo baseado em modelo (MPC) para o controle de robôs móveis não holonômicos dotados de rodas. No MPC, restrições nas variáveis de estado e de controle podem ser consideradas durante o cálculo da lei de controle de uma forma bastante direta. Além disso, o MPC gera implicitamente uma lei de controle que respeita as condições de Brockett. Como o modelo do robô é não linear, é necessário um algoritmo de MPC não linear (NMPC). Dois objetivos são estudados: (1) estabilização em um ponto e (2) rastreamento de trajetória. Através de extensivos resultados de simulação, é mostrada a eficácia da técnica. Referente ao primeiro problema, é feita uma análise comparativa com algumas leis clássicas de controle de robôs móveis, mostrando que o MPC aplicado aqui apresenta uma melhor performance com relação às trajetórias de estado e de controle. No problema de rastreamento de trajetória, é desenvolvida uma técnica linear, alternativa ao NMPC, utilizando linearizações sucessivas ao longo da trajetória de referência, a fim de diminuir o esforço computacional necessário para o problema de otimização. Para os dois problemas, análises referentes ao esforço computacional são desenvolvidas com o intuito de mostrar a viabilidade das técnicas de MCP apresentadas aqui em uma implementação real.

Análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados usando elementos finitos hexaédricos de oito nós com integração reduzida

Neste trabalho implementou-se o elemento hexaédrico com um ponto de integração para análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados com ou sem enrijecedores. O elemento está livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento, não apresentando modos espúrios. São também incluídos problemas com não-linearidade geométrica A matriz de rigidez e de massa são dadas de forma explícita, reduzindo o tempo computacional, especialmente na análise não-linear. Para evitar o travamento de cisalhamento as componentes de deformações são referidas a um sistema co-rotacional. O travamento volumétrico é também eliminado, já que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente é avaliada apenas no ponto central do elemento. Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se um método direto baseado na eliminação de Gauss ou um método iterativo de gradientes conjugados com precondicionamento executado através da eliminação incompleta de Choleski. Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito ou implícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Para análise não-linear utiliza-se o Método Generalizado de Controle dos Deslocamentos. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise linear e não-linear de placas e cascas de materiais laminados. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam diferentes elementos de placas e cascas.