A nonlinear and non-ideal wind generator supporting structure

We present a simple mathematical model of a wind turbine supporting tower. Here, the wind excitation is considered to be a non-ideal power source. In such a consideration, there is interaction between the energy supply and the motion of the supporting structure. If power is not enough, the rotation of the generator may get stuck at a resonance frequency of the structure. This is a manifestation of the so-called Sommerfeld Effect. In this model, at first, only two degrees of freedom are considered, the horizontal motion of the upper tip of the tower, in the transverse direction to the wind, and the generator rotation. Next, we add another degree of freedom, the motion of a free rolling mass inside a chamber. Its impact with the walls of the chamber provides control of both the amplitude of the tower vibration and the width of the band of frequencies in which the Sommerfeld effect occur. Some numerical simulations are performed using the equations of motion of the models obtained via a Lagrangian approach.

Generating VHDL-AMS models of digital-to-analogue converters from MATLAB®/SIMULINK®

Today, the trend within the electronics industry is for the use of rapid and advanced simulation methodologies in association with synthesis toolsets. This paper presents an approach developed to support mixed-signal circuit design and analysis. The methodology proposed shows a novel approach to the problem of developing behvioural model descriptions of mixed-signal circuit topologies, by construction of a set of subsystems, that supports the automated mapping of MATLAB®/SIMULINK® models to structural VHDL-AMS descriptions. The tool developed, named MS 2SV, reads a SIMULINK® model file and translates it to a structural VHDL-AMS code. It also creates the file structure required to simulate the translated model in the System Vision™. To validate the methodology and the developed program, the DAC08, AD7524 and AD5450 data converters were studied and initially modelled in MATLAB®/ SIMULINK®. The VHDL-AMS code generated automatically by MS 2SV, (MATLAB®/SIMULINK® to System Vision™), was then simulated in the System Vision™. The simulation results show that the proposed approach, which is based on VHDL-AMS descriptions of the original model library elements, allows for the behavioural level simulation of complex mixed-signal circuits.

On elimination of chaotic behavior in a non-ideal portal frame structural system, using both passive and active controls

In this paper, an application is considered of both active and passive controls, to suppression of chaotic behavior of a simple portal frame, under the excitation of an unbalanced DC motor, with limited power supply (non-ideal problem). The adopted active control strategy consists of two controls: the nonlinear (feedforward) in order to keep the controlled system in a desirable orbit, and the feedback control, which may be obtained by considering state-dependent Riccati equation control to bringing the system into the desired orbit using a magneto rheological (MR) damper. To control the electric current applied in control of the MR damper the Bouc-Wen mathematical model was used to the MR damper. The passive control was obtained by means of a nonlinear sub-structure with properties of nonlinear energy sink. Simulations showed the efficiency of both the passive control (energy pumping) and active control strategies in the suppression of the chaotic behavior. © The Author(s) 2012.

Projeto de controladores robustos para aplicações em estruturas inteligentes utilizando desigualdades matriciais lineares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Epidemiological Models of Directly Transmitted Diseases: An Approach via Fuzzy Sets Theory

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Identificação de parâmetros em sistemas rotativos utilizando funções de otimização e observadores de estado

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Mathematical modeling of a continuous alcoholic fermentation process in a two-stage tower reactor cascade with flocculating yeast recycle

Experiments of continuous alcoholic fermentation of sugarcane juice with flocculating yeast recycle were conducted in a system of two 0.22-L tower bioreactors in series, operated at a range of dilution rates (D (1) = D (2) = 0.27-0.95 h(-1)), constant recycle ratio (alpha = F (R) /F = 4.0) and a sugar concentration in the feed stream (S (0)) around 150 g/L. The data obtained in these experimental conditions were used to adjust the parameters of a mathematical model previously developed for the single-stage process. This model considers each of the tower bioreactors as a perfectly mixed continuous reactor and the kinetics of cell growth and product formation takes into account the limitation by substrate and the inhibition by ethanol and biomass, as well as the substrate consumption for cellular maintenance. The model predictions agreed satisfactorily with the measurements taken in both stages of the cascade. The major differences with respect to the kinetic parameters previously estimated for a single-stage system were observed for the maximum specific growth rate, for the inhibition constants of cell growth and for the specific rate of substrate consumption for cell maintenance. Mathematical models were validated and used to simulate alternative operating conditions as well as to analyze the performance of the two-stage process against that of the single-stage process.

Theoretical approaches to forensic entomology: I. Mathematical model of postfeeding larval dispersal

An overall theoretical approach to model phenomena of interest for forensic entomology is advanced. Efforts are concentrated in identifying biological attributes at the individual, population and community of the arthropod fauna associated with decomposing human corpses and then incorporating these attributes into mathematical models. In particular in this paper a diffusion model of dispersal of post feeding larvae is described for blowflies, which are the most common insects associated with corpses.

Modelagem matemática e comportamento dinâmico da suspensão passiva de um pulverizador agrícola autopropelido

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fragmentos do pensamento dialético na história da construção das ciências da natureza

Este trabalho tem por objetivo identificar uma possível inclinação das ciências naturais em direção ao materialismo dialético. Para tanto, procura-se apresentar a história da dialética a partir da discussão racionalismo/empirismo moderno e seus desdobramentos até as tendências dialéticos contemporâneas. Os autores discutidos são Kant, Hegel, Marx, Engels, Lenin, Horkheimer, Marcuse, Habermas, Bachelard e suas escolas epistemológicas, completadas por Althusser, Lefebvre e Kedrov. Ao lado desses autores discutem-se outros, das duas últimas décadas, procurando extrair-lhes o olhar dialético, oculto em seus discursos acerca da ciência do fim do século. Também se procura encontrar na mecânica quântica, nos fractais, na lógica para-consistente, nos modelos matemáticos e na biologia antideterminista, argumentos para existência de uma forma de abordagem dialética da natureza. Por último, procura-se refletir acerca dos motivos da resistência ao método dialético apresentado pela maioria dos cientistas ocidentais e, sua possível superação.

Efeitos ambientais e genéticos sobre escores visuais e ganho de peso à desmama de animais formadores da raça Brangus

Estudaram-se os efeitos da idade da vaca ao parto e da idade do animal à desmama, bem como os efeitos genéticos aditivo direto e materno e da heterozigose individual, sobre os escores visuais de conformação, precocidade e musculatura e ganho de peso do nascimento à desmama, de animais formadores da raça Brangus. Foram analisados 53.683, 45.136, 52.937 e 56.471 dados de conformação, precocidade e musculatura à desmama e ganho de peso do nascimento à desmama, respectivamente, de animais nascidos entre 1986 e 2002, provenientes do arquivo zootécnico da empresa Gensys Consultores Associados S/C Ltda. Os efeitos de ambiente e genéticos sobre as características em estudo foram analisados pelo método de quadrados mínimos usando modelos matemáticos que incluíram grupo de contemporâneos como variável classificatória e a idade da vaca ao parto, a idade do animal à desmama e os efeitos aditivo direto e materno e da heterozigose individual como co-variáveis. Todos os efeitos incluídos nos modelos afetaram significativamente as características avaliadas, com exceção do efeito da idade da vaca ao parto sobre o ganho de peso do nascimento à desmama e do efeito aditivo materno sobre todas as características estudadas. Os efeitos ambientais e genéticos revelaram-se importantes fontes de variação para as características estudadas e devem, pois, ser considerados na distinção e comparação dos animais para seleção.

Growth analysis of sweet pepper cultivated in coconut fiber in a greenhouse

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comparison of methodologies for degree-day estimation using numerical methods

O desenvolvimento de projetos relacionados ao desempenho de diversas culturas tem recebido aperfeiçoamento cada vez maior, incorporado a modelos matemáticos sendo indispensável à utilização de equações cada vez mais consistentes que possibilitem previsão e maior aproximação do comportamento real, diminuindo o erro na obtenção das estimativas. Entre as operações unitárias que demandam maior estudo estão aquelas relacionadas com o crescimento da cultura, caracterizadas pela temperatura ideal para o acréscimo de matéria seca. Pelo amplo uso dos métodos matemáticos na representação, análise e obtenção de estimativas de graus-dia, juntamente com a grande importância que a cultura da cana-de-açúcar tem para a economia brasileira, foi realizada uma avaliação dos modelos matemáticos comumente usados e dos métodos numéricos de integração na estimativa da disponibilidade de graus-dia para essa cultura, na região de Botucatu, Estado de São Paulo. Os modelos de integração, com discretização de 6 em 6 h, apresentaram resultados satisfatórios na estimativa de graus-dia. As metodologias tradicionais apresentaram desempenhos satisfatórios quanto à estimativa de grausdia com base na curva de temperatura horária para cada dia e para os agrupamentos de três, sete, 15 e 30 dias. Pelo método numérico de integração, a região de Botucatu, Estado de São Paulo, apresentou disponibilidade térmica anual média de 1.070,6 GD para a cultura da cana-de-açúcar.

Non-destructive determination of photosynthetic pigments in the leaves of castor oil plants

Objetivou-se com o presente trabalho, estabelecer a relação entre os pigmentos fotossintéticos extraídos em DMSO e as leituras obtidas no clorofilômetro portátil ClorofiLOG® 1030, gerando modelos matemáticos capazes de predizer os teores de clorofila e de carotenóides em folhas de mamoneira. O trabalho foi conduzido na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Algodão, situada em Campina Grande, Estado da Paraíba, em outubro de 2010. Para a análise indireta, foi utilizado um equipamento portátil, sendo realizada a leitura em discos foliares com diferentes tonalidades de verde, sendo feita, nesses mesmos discos, a determinação da clorofila pelo método clássico. Para a extração da clorofila, utilizaram-se 5 mL de dimetilsulfóxido (DMSO), a qual foi mantida em banho-maria a 70ºC, por 30 minutos, e retirou-se 3 mL da alíquota para leitura em espectrofotômetro nos comprimentos de onda de 470, 646 e 663 nm. Os dados foram submetidos à análise da variância e regressão polinomial. A leitura obtida no clorofilômetro portátil foi a variável dependente, e os pigmentos fotossintéticos determinados pelo método clássico foi a variável independente. Os resultados indicaram que o clorofilômetro portátil ClorofiLOG® 1030, associado a modelos matemáticos, permitiu estimar a concentração dos pigmentos fotossintéticos, exceto a clorofila b, com alta precisão, com economia de tempo e com reagentes normalmente utilizados nos procedimentos convencionais.

Dehydration of dedo de moça pepper: kinetics and phytochemical concentration

A pimenta vermelha é rica em vitamina C e outros fitoquímicos e pode ser consumida como produto desidratado. A avaliação das melhores condições de secagem pode garantir melhor qualidade do produto. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da temperatura do ar de secagem (55, 65, 75 ºC) sobre a cinética de secagem, conteúdos de vitamina C e fenólicos totais e cor do produto desidratado, comparando-os à pimenta in natura. A desidratação foi feita por convecção forçada em estufa. A cinética de secagem foi determinada por pesagens periódicas até peso constante. A umidade da pimenta in natura foi de aproximadamente 86%. As curvas de secagem foram ajustadas por três modelos diferentes, avaliados na literatura. O modelo de Page apresentou o melhor ajuste para este processo. A análise de variância mostrou que a temperatura de secagem influenciou significativamente (p < 0,05) os parâmetros de qualidade (conteúdo de vitamina C, conteúdo de fenólicos totais, cor) da pimenta desidratada quando comparados aos da pimenta in natura. Após a secagem, a retenção de vitamina C aumentou com a redução da temperatura de secagem. de maneira geral, a qualidade do produto foi favorecida na secagem com menor temperatura, devido à redução nas perdas de compostos bioativos.