Remarks on an Optimal Linear Control Design Applied to a Nonideal and an Ideal Structure Coupled to an Essentially Nonlinear Oscillator

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

Importantes características de chuva para a conservação do solo e da água no município de São Manuel (SP)

Os modelos matemáticos preditivos da erosão do solo, como a Equação Universal de Perda de Solo (EUPS), são de muita valia no planejamento de uso agrícola da terra. Tal equação, desenvolvida para estimar as perdas médias anuais de solo esperadas em dado local, para determinado sistema de manejo, apresenta como variáveis os fatores erosividade da chuva (R), erodibilidade do solo (K), comprimento do declive (L), grau do declive (S), cobertura e manejo (C) e práticas conservacionistas de suporte (P). Com o objetivo de contribuir para o planejamento conservacionista de uso do solo local, foi estimado, de forma simplificada, o fator erosividade da chuva (R) da EUPS para o município de São Manuel (SP), para uma série pluviométrica contínua de 49 anos de dados de chuva diária. Além disso, foram também calculados o período de retorno, a freqüência de ocorrência dos índices de erosividade anuais e as quantidades máximas diárias das chuvas necessárias para o dimensionamento mais adequado de canais de terraços agrícolas em nível. O valor calculado do fator R foi de 7.487 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, esperado ocorrer no local, pelo menos, uma vez a cada 2,33 anos, com uma probabilidade de 42,92 %. Observou-se uma concentração de 81,48 % do valor total deste fator no semestre de outubro a março, indicando que, potencialmente, as maiores perdas anuais de solo por erosão são esperadas neste período. Os valores anuais do índice EI30, esperados para os períodos de retorno de 2, 5, 10, 20, 50 e 100 anos, foram de 7.216, 8.675, 9.641, 10.568, 11.768 e 12.667 MJ mm ha-1 h-1 ano-1, respectivamente. Com relação às quantidades máximas de chuva diária, para os mesmos períodos de retorno, os valores foram de 73, 98, 115, 131, 151 e 167 mm, respectivamente.

Uma abordagem fuzzy para a avaliação técnico-econômica de redes de acesso

O surgimento de novas tecnologias e serviços vem impondo mudanças substanciais ao tradicional sistema de telecomunicações. Múltiplas possibilidades de evolução do sistema fazem da etapa de planejamento um procedimento não só desejável como necessário, principalmente num ambiente de competitividade. A utilização de metodologias abrangentes e flexíveis que possam auxiliar no processo de decisão, fundadas em modelos de otimização, parece um caminho inevitável. Este artigo propõe um modelo de programação linear inteiro misto para ajudar no planejamento estratégico de sistemas de telecomunicações, e em particular da rede de acesso. Os principais componentes de custo e receita são identificados e o modelo é desenvolvido para determinar a configuração da rede (serviços, tecnologias, etc) que maximize a receita esperada pelo operador do sistema. O conceito de números fuzzy é adotado para avaliar o risco técnico-econômico em situações de imprecisão nos dados de demanda. Resultados de experimentos computacionais são apresentados e discutidos.

Modelos matemáticos utilizados para descrever curvas de crescimento em aves aplicados ao melhoramento genético animal

A utilização de funções matemáticas para descrever o crescimento animal é antiga. Elas permitem resumir informações em alguns pontos estratégicos do desenvolvimento ponderal e descrever a evolução do peso em função da idade do animal. Também é possível comparar taxas de crescimento de diferentes indivíduos em estados fisiológicos equivalentes. Os modelos de curvas de crescimento mais utilizados na avicultura são os derivados da função Richards, pois apresentam parâmetros que possibilitam interpretação biológica e portanto podem fornecer subsídios para seleção de uma determinada forma da curva de crescimento em aves. Também pode-se utilizar polinômios segmentados para descrever as mudanças de tendência da curva de crescimento animal. Entretanto, existem importantes fatores de variação para os parâmetros das curvas, como a espécie, o sistema de criação, o sexo e suas interações. A adequação dos modelos pode ser verificada pelos valores do coeficiente de determinação (R2), do quadrado médio do resíduo (QM res), do erro de predição médio (EPm), da facilidade de convergência dos dados e pela possibilidade de interpretação biológica dos parâmetros. Estudos envolvendo modelagem e descrição da curva de crescimento e seus componentes são amplamente discutidos na literatura. Porém, programas de seleção que visem a progressos genéticos para a forma da curva não são mencionados. A importância da avaliação dos parâmetros dos modelos de curvas de crescimento é ainda mais relevante já que os maiores ganhos genéticos para peso estão relacionados com seleção para pesos em idades próximas ao ponto de inflexão. A seleção para precocidade pode ser auxiliada com base nos parâmetros do modelo associados à variáveis que descrevem esta característica genética dos animais. Esses parâmetros estão relacionados a importantes características produtivas e reprodutivas e apresentam magnitudes diferentes, de acordo com a espécie, o sexo e o modelo utilizados na avaliação. Outra metodologia utilizada são os modelos de regressão aleatória, permitindo mudanças graduais nas covariâncias entre idades ao longo do tempo e predizendo variâncias e covariâncias em pontos contidos ao longo da trajetória estudada. A utilização de modelos de regressões aleatórias traz como vantagem a separação da variação da curva de crescimento fenotípica em seus diferentes efeitos genético aditivo e de ambiente permanente individual, mediante a determinação dos coeficientes de regressão aleatórios para esses diferentes efeitos. Além disto, não há necessidade de utilizar fatores de ajuste para a idade. Esta revisão teve por objetivos levantar os principais modelos matemáticos frequentistas utilizados no estudo de curvas de crescimento de aves, com maior ênfase nos empregados com a finalidade de estimar parâmetros genéticos e fenotípicos.

Non-linear growth models for bullfrog tadpoles

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

Applying fuzzy logic systems in the estimation of crossflow filtration processes

The crossflow filtration process differs of the conventional filtration by presenting the circulation flow tangentially to the filtration surface. The conventional mathematical models used to represent the process have some limitations in relation to the identification and generalization of the system behavior. In this paper, a system based on fuzzy logic systems is developed to overcome the problems usually found in the conventional mathematical models. Imprecisions and uncertainties associated with the measurements made on the system are automatically incorporated in the fuzzy approach. Simulation results are presented to justify the validity of the proposed approach.

Constructive heuristic algorithm in branch-and-bound structure applied to transmission network expansion planning

A constructive heuristic algorithm to solve the transmission system expansion planning problem is proposed with the aim of circumventing some critical problems of classical heuristic algorithms that employ relaxed mathematical models to calculate a sensitivity index that guides the circuit additions. The proposed heuristic algorithm is in a branch-and-bound algorithm structure, which can be used with any planning model, such as Transportation model, DC model, AC model or Hybrid models. Tests of the proposed algorithm are presented on real Brazilian systems.

Transmission network expansion planning considering uncertainty in demand

This paper presents two mathematical models and one methodology to solve a transmission network expansion planning problem considering uncertainty in demand. The first model analyzed the uncertainty in the system as a whole; then, this model considers the uncertainty in the total demand of the power system. The second one analyzed the uncertainty in each load bus individually. The methodology used to solve the problem, finds the optimal transmission network expansion plan that allows the power system to operate adequately in an environment with uncertainty. The models presented are solved using a specialized genetic algorithm. The results obtained for several known systems from literature show that cheaper plans can be found satisfying the uncertainty in demand.

TWO DECOMPOSITION APPROACHES APPLIED TO THE MULTI-AREA OPTIMAL REACTIVE POWER FLOW PROBLEM

This paper applies two methods of mathematical decomposition to carry out an optimal reactive power flow (ORPF) in a coordinated decentralized way in the context of an interconnected multi-area power system. The first method is based on an augmented Lagrangian approach using the auxiliary problem principle (APP). The second method uses a decomposition technique based on the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) first-order optimality conditions. The viability of each method to be used in the decomposition of multi-area ORPF is studied and the corresponding mathematical models are presented. The IEEE RTS-96, the IEEE 118-bus test systems and a 9-bus didactic system are used in order to show the operation and effectiveness of the decomposition methods.

PRACTICAL LAND GRADING BASED ON LEAST SQUARES.

Practical methods for land grading design of a plane surface for rectangular and irregularly shaped fields based on a least squares analysis are presented. The least squares procedure leads to a system of three linear equations with three unknowns for determination of the best-fit plane. The equations can be solved by determinants (Cramer's rule) using a procedure capable of solution by many programmable calculators. The detailed computational process for determining the equation of the plane and a simple method to find the centroid location of an irregular field are also given. An illustrative example and design instructions are included to demonstrate the application of the design procedure.

Thermoeconomic functional analysis applied in cogeneration systems associated to cellulose plants

Thermoeconomic Functional Analysis is a method developed for the analysis and optimal design of improvement of thermal systems (Frangopoulos, 1984). The purpose of this work is to discuss the cogeneration system optimization using a condensing steam turbine with two extractions. This cogeneration system is a rational alternative in pulp and paper plants in regard to the Brazilian conditions. The objective of this optimization consists of minimizing the global cost of the system acquisition and operation, based on the parametrization of actual data from a cellulose plant with a daily production of 1000 tons. Among the several possible decision variables, the pressure and temperature of live steam were selected. These variables significantly affect the energy performance of the cogeneration system. The conditions which determine a lower cost for the system are presented in conclusion.

Towards an intelligent graphical interface for linear programming modelling

The increase of computing power of the microcomputers has stimulated the building of direct manipulation interfaces that allow graphical representation of Linear Programming (LP) models. This work discusses the components of such a graphical interface as the basis for a system to assist users in the process of formulating LP problems. In essence, this work proposes a methodology which considers the modelling task as divided into three stages which are specification of the Data Model, the Conceptual Model and the LP Model. The necessity for using Artificial Intelligence techniques in the problem conceptualisation and to help the model formulation task is illustrated.

Pauli nonlocality in heavy-ion rainbow scattering: A further test of the folding model

Nonlocal interactions are an intrinsically quantum phenomenon. In this work we point out that, in the context of heavy ions, such interactions can be studied through the refractive elastic scattering of these systems at intermediate energies. We show that most of the observed energy dependence of the local equivalent bare potential arises from the exchange nonlocality. The nonlocality parameter extracted from the data was found to be very close to the one obtained from folding models. The effective mass of the colliding, heavy-ion, system was found to be close to the nucleon effective mass in nuclear matter.

Uma metodologia para o controle de seguranca dinamica de sistemas de energia eletrica

This work presents an algorithm for the security control of electric power systems using control actions like generation reallocation, determined by sensitivity analysis (linearized model) and optimization by neural networks. The model is developed taking into account the dynamic network aspects. The preventive control methodology is developed by means of sensitivity analysis of the security margin related with the mechanical power of the system synchronous machines. The reallocation power in each machine is determined using neural networks. The neural network used in this work is of Hopfield type. These networks are dedicated electric circuits which simulate the constraint set and the objective function of an optimization problem. The advantage of using these networks is the higher speed in getting the solutions when compared to conventional optimization algorithms due to the great convergence rate of the process and the facility of the method parallelization. Then, the objectives are: formulate and investigate these networks implementations in determining. The generation reallocation in digital computers. Aiming to illustrate the proposed methodology an application considering a multi-machine system is presented.

Carbon monoxide oxidation over platinum: Stable, oscillatory and quasi-chaotic regimes

We model the heterogeneously catalyzed oxidation of CO over a Pt surface. A phase diagram analysis is used to probe the several steady state regimes and their stability. We incorporate an experimentally observed 'slow' sub-oxide kinetic step, thereby generalizing a previously presented model. In agreement with experimental data, stable, oscillatory and quasi-chaotic regimes are obtained. Furthermore, the inclusion of the sub-oxide step yields a relaxation oscillation regime. © 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.