Signal-flow graphs: Direct method of reduction and MATLAB implementation

Block diagrams and signal-flow graphs are used to represent and to obtain the transfer function of interconnected systems. The reduction of signal-flow graphs is considered simpler than the reduction of block diagrams for systems with complex interrelationships. Signal-flow graphs reduction can be made without graphic manipulations of diagrams, and it is attractive for a computational implementation. In this paper the authors propose a computational method for direct reduction of signal-flow graphs. This method uses results presented in this paper about the calculation of literal determinants without symbolic mathematics tools. The Cramer's rule is applied for the solution of a set of linear equations, A program in MATLAB language for reduction of signal-flow graphs with the proposed method is presented.

Proportional controllers: Direct method for stability analysis and MATLAB implementation

In most cases, the cost of a control system increases based on its complexity. Proportional (P) controller is the simplest and most intuitive structure for the implementation of linear control systems. The difficulty to find the stability range of feedback systems with P controllers, using the Routh-Hurwitz criterion, increases with the order of the plant. For high order plants, the stability range cannot be easily obtained from the investigation of the coefficient signs in the first column of the Routh's array. A direct method for the determination of the stability range is presented. The method is easy to understand, to compute, and to offer the students a better comprehension on this subject. A program in MATLAB language, based on the proposed method, design examples, and class assessments, is provided in order to help the pedagogical issues. The method and the program enable the user to specify a decay rate and also extend to proportional-integral (PI), proportional-derivative (PD), and proportional-integral-derivative (PID) controllers.

Stability analysis of power system including facts (TCSC) effects by direct method approach

The problem of power system stability including the effects of a flexible alternating current transmission system (FACTS) is approached. First, the controlled series compensation is considered in the machine against infinite bar system and its effects are taken into account by means of construction of a Lyapunov function (LF). This simple system is helpful in order to understand the form the device affects dynamic and transient performance of the power system. After, the multimachine case is considered and it is shown that the single-machine results apply to multimachine systems. An energy-form Lyapunov function is derived for the power system including the FACTS device and it is used to analyse damping and synchronizing effects due to the FACTS device in single-machine as well as in multimachine power systems. © 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Stability analysis of power systems described with detailed models by automatic method

The power system stability analysis is approached taking into explicit account the dynamic performance of generators internal voltages and control devices. The proposed method is not a direct method in the usual sense since conclusion for stability or instability is not exclusively based on energy function considerations but it is automatic since the conclusion is achieved without an analyst intervention. The stability test accounts for the nonconservative nature of the system with control devices such as the automatic voltage regulator (AVR) and automatic generation control (AGC) in contrast with the well-known direct methods. An energy function is derived for the system with machines forth-order model, AVR and AGC and it is used to start the analysis procedure and to point out criticalities. The conclusive analysis itself is made by means of a method based on the definition of a region surrounding the equilibrium point where the system net torque is equilibrium restorative. This region is named positive synchronization region (PSR). Since the definition of the PSR boundaries have no dependence on modelling approximation, the PSR test conduces to reliable results. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Estimativas de consumo do capim-elefante (Pennisetum purpureum Schum), fornecido picado para vacas lactantes utilizando a técnica do óxido crômico

O consumo de matéria seca (CMS) de vacas mestiças Holandês-Zebu, fistuladas no rúmen, em lactação, foi medido pela diferença de peso do alimento oferecido e das sobras e estimado com auxílio do óxido crômico (Cr2O3) pela produção fecal (PF) e indigestibilidade do alimento. O delineamento experimental foi em três quadrados latinos (3x3) e os tratamentos consistiram de capim-elefante cortado nas idades de 30, 45 e 60 dias. A digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) foi determinada nas amostras do capim-elefante e estimada a partir do consumo medido diretamente e pela produção fecal obtida com o Cr2O3. A produção fecal foi também calculada (PFc) a partir dos valores do consumo (direto) e da DIVMS e foi estimada pela relação do indicador administrado/indicador excretado. Foram observadas diferenças entre os CMS obtidos nas três idades de corte do capim-elefante pelos dois métodos avaliados. Os CMS médios obtidos pelo método direto foram de 8,00; 10,00 e 11,02 kg/vaca/dia, respectivamente, para o capim cortado com 30, 45 e 60 dias. Os CMS estimados com auxílio do Cr2O3 foram de 9,00; 11,10 e 12,00 kg/vaca/dia, para os mesmos tratamentos. As estimativas de consumo utilizando o Cr2O3 foram superestimadas em 9,25% em relação aos resultados obtidos pelo método direto.

Bloch-Kohn and Wannier-Kohn functions in one dimension

Bloch and Wannier functions of the Kohn type for a quite general one-dimensional Hamiltonian with inversion symmetry are studied. Important clarifications on null minigaps and the symmetry of those functions are given, with emphasis on the Kronig-Penney model. The lack of a general selection rule on the miniband index for optical transitions between edge states in semiconductor superlattices is discussed. A direct method for the calculation of Wannier-Kohn functions is presented.

Comparison of indigestible markers from in situ and in vivo incubation to predict apparent digestibility in hay- and corn-fed horses

Foram utilizados quatro cavalos castrados sem raça definida pelo delineamento em blocos casualizados. Objetivou-se viabilizar os indicadores internos indigestíveis, FDNi e FDAi, obtidas pelas técnicas in situ nos bovinos e in vivo nos equinos por meio do saco de náilon móvel (SNM). Os tratamentos consistiram de digestibilidade determinada por método direto com a coleta total de fezes (CT) e indireto pelo uso de FDNi e FDAi obtidos pelas técnicas in situ (IS) na cavidade ruminal de bovinos e in vivo (IV) nos equinos por meio do SNM. As FDNi-IV e FDAi-IV promoveram a melhor taxa de recuperação (TR) do indicador, igualando-se ao grupo CT, em 91,50%, enquanto a técnica in situ resultou nas piores taxas, na média 86,50%, para ambos os indicadores indigestíveis (p < 0,05). As estimativas dos CD dos nutrientes foram adequadamente preditos pela FDAi-IV, para equinos alimentados com feno, no qual os valores observados foram de 46,41; 48,16; 47,92 e 45,51% para MS, MO, FDN e EB, respectivamente. Concluiu-se que o SNM em equinos pode ser usado para obter a FDAi em equinos alimentados exclusivamente com feno de coast-cross e para cavalos consumindo dieta mista, as FDNi e FDAi foram eleitas para predizer CD de nutrientes.

Indigestible cellulose and lignin in determining feces production and apparent digestibility in horses

Foram utilizados quatro cavalos castrados sem raça definida, distribuídos em blocos casualizados. Objetivou-se estudar a viabilização dos indicadores internos, celulose (CELi) e lignina indigestíveis (LIGi), para predizer a digestibilidade em cavalos. Os tratamentos consistiram na determinação da digestibilidade por método direto com a coleta total de fezes (CT) e indireto pelo uso CELi e LIGi obtidos pelas técnicas in situ (IS) na cavidade ruminal de bovinos e in vivo (IV) nos equinos por meio do saco de náilon móvel (SNM). A produção fecal e taxa de recuperação (p > 0,05) médios encontrados foram de 2,80 kg na MS e 101%, respectivamente. As estimativas dos CD dos nutrientes (p > 0,05) foram adequadamente preditos pela CELi e LIGi, obtidos in situ e in vivo, no qual os valores médios observados foram de 52,63, 54,17, 64,90, 43,73 e 98,28% para MS, MO, PB, FDN e Amido, respectivamente. Concluiu-se que a CELi e LIGi podem ser obtidas in vivo por meio do SNM em equinos, para predizer os coeficientes de digestibilidade de nutrientes, consumindo dieta mista.

Short and long period optimization of drug doses in the treatment of AIDS

Técnicas de otimização numérica são úteis na solução de problemas de determinação da melhor entrada para sistemas descritos por modelos matemáticos e cujos objetivos podem ser expressos de uma maneira quantitativa. Este trabalho aborda o problema de otimizar as dosagens dos medicamentos no tratamento da AIDS em termos de um balanço entre a resposta terapêutica e os efeitos colaterais. Um modelo matemático para descrever a dinâmica do vírus HIV e células CD4 é utilizado para calcular a dosagem ótima do medicamento no tratamento a curto prazo de pacientes com AIDS por um método de otimização direta utilizando uma função custo do tipo Bolza. Os parâmetros do modelo foram ajustados com dados reais obtidos da literatura. Com o objetivo de simplificar os procedimentos numéricos, a lei de controle foi expressa em termos de uma expansão em séries que, após truncamento, permite obter controles sub-ótimos. Quando os pacientes atingem um estado clínico satisfatório, a técnica do Regulador Linear Quadrático (RLQ) é utilizada para determinar a dosagem permanente de longo período para os medicamentos. As dosagens calculadas utilizando a técnica RLQ , tendem a ser menores do que a equivalente terapia de dose constante em termos do expressivo aumento na contagem das células T+ CD4 e da redução da densidade de vírus livre durante um intervalo fixo de tempo.

Crescimento e atividade de raízes de soja em função do sistema de produção

O objetivo deste trabalho foi determinar o efeito de culturas de inverno e de primavera no crecimento do sistema radicular e na produtividade da soja, e comparar um método direto (trado) com um indireto (com rubídio), na análise do sistema radicular. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, em parcelas subdivididas, com quatro repetições. As parcelas foram constituídas pelas culturas de inverno, triticale (X Triticosecale) e girassol (Helianthus annuus), e as subparcelas pelos culturas de primavera, milheto (Pennisetum glaucum), sorgo forrageiro (Sorghum bicolor) e crotalária júncea (Crotalaria juncea), além da escarificação, realizada em 2003 e 2009. A soja (Glycine max) foi cultivada no verão e seu sistema radicular foi avaliado por amostragem física das raízes, com trado, e por avaliação da atividade radicular com rubídio. Modificações na arquitetura ou na atividade do sistema radicular da soja não afetaram a produtividade. A distribuição física e a atividade radicular não foram afetados significativamente pelas espécies de inverno, mas o crescimento foi favorecido após o cultivo do milheto e do sorgo forrageiro, na primavera. A medida direta do sistema radicular com trado apresenta baixa correlação com a atividade radicular.

Contagem de células somáticas e produção leiteira em cabras Saanen estressadas via aplicação de ACTH

Avaliou-se neste estudo o efeito do estresse, via administração de ACTH (hormônio adrenocorticotrófico), sobre a quantidade e qualidade do leite produzido e a indicação de estresse pela alteração no nível de cortisol. Assim, 12 cabras lactantes foram distribuídas em dois grupos: seis animais receberam aplicação de 0,06 UI de ACTH/kg de PV (desafiadas) e seis receberam solução placebo (controle), todas via intravenosa. O desafio ocorreu ao longo da lactação, com aplicação do protocolo aos 30, 60, 120 e 180 dias do início da lactação, avaliando-se em cada data os níveis de cortisol 30 minutos antes, no ato da aplicação, 60, 120 e 300 minutos depois. A produção leiteira foi mensurada diariamente durante 270 dias e, a cada 20 dias, o leite foi colhido para contagem de células somáticas (CCS) pelo método direto. Os teores de cortisol mensurados em -30 e 0 minuto antes da aplicação de ACTH foram baixos e semelhantes entre os grupos. Entretanto, a partir de 60 minutos, constatou-se efeito da aplicação de ACTH, com teor de cortisol de 61,37±6,65 versus 5,47±1,21 ng/mL e de 51,17±10,21 versus 4,67±1,21 ng/mL aos 120 minutos. Aos 300 minutos, o cortisol retornou ao nível basal. Não houve diferença na produção de leite, no teor de proteína e de gordura do leite, cujos valores nos grupos ACTH e Placebo foram 1,37±0,59 e 1,38±0,63 kg de leite, respectivamente. A contagem de células somáticas não foi influenciada pelo estresse e apresentou valores situados na faixa indicada para animais sadios. Constatou-se estresse pontual em decorrência da aplicação de ACTH, porém sem alterações de natureza quantitativa e qualitativa do leite produzido, e isso indica que atividades de manejo que estressam os animais pontualmente não trazem prejuízos ao sistema produtivo.

Attitude stabilization of a rigid spacecraft in the geomagnetic field

An analytical method is proposed to study the attitude stability of a triaxial spacecraft moving in a circular Keplerian orbit in the geomagnetic field. The method is developed based on the electrodynamics effect of the influence of the Lorentz force acting on the charged spacecraft's surface. We assume that the rigid spacecraft is equipped with an electrostatic charged protective shield, having an intrinsic magnetic moment. The main elements of this shield are an electrostatic charged cylindrical screen surrounding the protected volume of the spacecraft. The rotational motion of the spacecraft about its centre of mass due to torques from gravitational force, as well Lorentz and magnetic forces is investigated. The equilibrium positions of the spacecraft in the orbital coordinate system are obtained. The necessary and sufficient conditions for the stability of the spacecraft's equilibrium positions are constructed using Lyapunov's direct method. The numerical results have shown that the Lorentz force has a significant influence on the stability of the equilibrium positions, which can affect the attitude stabilization of the spacecraft. (C) 2007 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Differential pulse polarographic determination of ceftazidime in urine samples with and without prior extraction

Ceftazidime shows two main polarographic reduction peaks at pH 4.0, that at -0.45 V owing to reduction of the C=N bond in the methylethoxyimino group and that at -1.00 V owing to the reductive elimination of pyridine: the first peak is particularly suitable for the determination of ceftazidime. Ceftazidime can also be determined indirectly using the tensammetric peak at -0.60 V (in Britton-Robinson buffer pH 9.5) of pyridine liberated on hydrolysis. Ceftazidime can be determined in urine using the direct method only after Cls solid phase extraction, but it can be determined directly in the urine by hydrolysing it and using the pyridine peak. (C) 1997 Elsevier B.V. B.V.

Determination and statistical treatment of short-circuit currents for faults on the lines of networks of 440 kV CESP system

The distribution of short-circuit current is investigated by means of two methods, one direct and the other analytic; both methods consider uniform probability distribution of line faults. In the direct method, the procedure consists of calculating fault currents at equidistant points along the line, starting from one of the end points and considering the other end open. The magnitude of the current is classified according to Brazilian standards (regulation NBR-7118). The analytic method assumes that the distribution of short-circuit currents through the busbar and the distribution of the line length connected to it are known, as well as the independence of values. The method is designed to determine the probability that fault currents through a line will surpass the pre-established magnitude, thus generating frequency distribution curves of short-circuit currents along the lines.

Electrical properties of a composite of Polyurethane and ferroelectric ceramics

Ferroelectric ceramic particles based on lead titanate zirconate (PZT) were dispersed in a polymer matrix based on castor oil. After the poling process, the pyroelectric activity of this composite was measured using a direct method in which a linear heating rate was applied to the pre-poled samples. The pyroelectric coefficient at 343 K is comparable with that of a PZT-poly(vinylidene fluoride) (PVDF) composite and significantly higher than that of PVDF. © 1998 Kluwer Academic Publishers.