Brief note on the variation of constants formula for fuzzy differential equations

This note gives a theory of state transition matrices for linear systems of fuzzy differential equations. This is used to give a fuzzy version of the classical variation of constants formula. A simple example of a time-independent control system is used to illustrate the methods. While similar problems to the crisp case arise for time-dependent systems, in time-independent cases the calculations are elementary solutions of eigenvalue-eigenvector problems. In particular, for nonnegative or nonpositive matrices, the problems at each level set, can easily be solved in MATLAB to give the level sets of the fuzzy solution. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Theory and applications of fuzzy Volterra integral equations

Formulations of fuzzy integral equations in terms of the Aumann integral do not reflect the behavior of corresponding crisp models. Consequently, they are ill-adapted to describe physical phenomena, even when vagueness and uncertainty are present. A similar situation for fuzzy ODEs has been obviated by interpretation in terms of families of differential inclusions. The paper extends this formalism to fuzzy integral equations and shows that the resulting solution sets and attainability sets are fuzzy and far better descriptions of uncertain models involving integral equations. The investigation is restricted to Volterra type equations with mildly restrictive conditions, but the methods are capable of extensive generalization to other types and more general assumptions. The results are illustrated by integral equations relating to control models with fuzzy uncertainties.

A framework for extreme-event control in wastewater treatment

In this paper an approach to extreme event control in wastewater treatment plant operation by use of automatic supervisory control is discussed. The framework presented is based on the fact that different operational conditions manifest themselves as clusters in a multivariate measurement space. These clusters are identified and linked to specific and corresponding events by use of principal component analysis and fuzzy c-means clustering. A reduced system model is assigned to each type of extreme event and used to calculate appropriate local controller set points. In earlier work we have shown that this approach is applicable to wastewater treatment control using look-up tables to determine current set points. In this work we focus on the automatic determination of appropriate set points by use of steady state and dynamic predictions. The performance of a relatively simple steady-state supervisory controller is compared with that of a model predictive supervisory controller. Also, a look-up table approach is included in the comparison, as it provides a simple and robust alternative to the steady-state and model predictive controllers, The methodology is illustrated in a simulation study.

Utilização da lógica fuzzy na geração de zonas de manejo

Este trabalho teve como objetivo utilizar a lógica fuzzy para geração de zonas de manejo, na área agrária e ambiental. Uma das aplicações consistiu da utilização do método fuzzy C-means, para geração de zonas de manejo para a cultura do mamoeiro, em um plantio comercial localizado em São Mateus-ES, com base em determinações realizadas através de amostragens e análises químicas do solo, considerando os atributos: P, K, Ca, Mg, e Saturação por bases (V%). Aplicou-se também a lógica fuzzy para desenvolver e executar um procedimento para dar suporte ao processo de tomada de decisões, envolvendo análise multicritério, gerando mapas de adequabilidade ao uso público e a conservação no Parque Estadual da Cachoeira da Fumaça, no município de Alegre-ES, considerando como fatores a localização da cachoeira, o uso do solo, os recursos hídricos, as trilhas, os locais de acessos, a infraestrutura, a declividade da área, e utilizando a abordagem de Sistema de Informações Geográficas para análise e combinação da base de dados. A partir das zonas de manejo geradas, foi possível explicar a variabilidade espacial dos atributos do solo na área de estudo da cultura do mamoeiro, e observa-se que as similaridades entre as zonas geradas, a partir de diferentes atributos, mostrou variação, mas observa-se uma influência nos dados, principalmente pelos atributos P e V. A partir do zoneamento da Unidade de Conservação foi possível selecionar áreas mais aptas ao ecoturismo, sendo encontradas próximas da cachoeira, trilhas em zonas de reflorestamento e de Mata Atlântica. Quanto às áreas propensas a medidas de conservação localizam-se próximas à cachoeira e às estruturas do parque, devido à maior pressão antrópica exercida nesses locais. Outras áreas que se destacaram, foram as áreas de pastagem, por estarem em estágio de regeneração natural. Os resultados indicam áreas de mesmo potencial de produção do mamoeiro, ou quando aplicado à área ambiental, áreas que devem receber maior cuidado para utilização por ecoturismo e para preservação e servem de base para a tomada de decisões, visando melhor aproveitamento da área.

Um Modelo Fuzzy Comportamental para análise de sobre-reação e sub-reação no mercado de ações brasileiro

Neste artigo, são apresentados testes empíricos para a investigação de ocorrência de fenômenos de sobre-reação e sub-reação no mercado de ações brasileiro. Para esses testes, é proposto um modelo baseado na teoria de conjuntos Fuzzy, que possui forte relação com as heurísticas de representatividade e ancoramento, estabelecidas na teoria de finanças comportamentais. O modelo proposto é empregado para a formação de carteiras e utiliza indicadores financeiros de companhias abertas. Para as análises são utilizados dois conjuntos de ações, um do setor de petróleo e petroquímica e outro do setor têxtil, com indicadores financeiros relativos ao período de 1994 a 2005.

UM MODELO FUZZY-DEA-GAME PARA ESTRATÉGIAS DE PRODUÇÃO SOB INCERTEZA

Este trabalho desenvolve um novo modelo Fuzzy-DEA-Game (FDG) para apoiar o estabelecimento de estratégias de produção. Esse modelo combina a Análise Envoltória de Dados (DEA) com conceitos da Teoria dos Conjuntos Fuzzy e do Jogo da Barganha de Nash. O modelo permite uma avaliação da eficiência produtiva e econômica dos produtos, o que pode resultar num portfólio de produtos mais rentáveis e de interesse do mercado consumidor. O modelo foi aplicado em uma empresa do segmento de energia. Os resultados obtidos com a aplicação do modelo FDG mostraram-se aderentes à realidade da empresa estudada e forneceram metas para a redução dos níveis de recursos (entradas) necessários para a fabricação dos produtos e para aumento dos níveis de resultados (saídas) oriundos da comercialização desses produtos. Como resultado adicional importante, o modelo FDG permitiu a identificação dos produtos do portfólio que são mais sensíveis à ocorrência de incerteza.

Network air gap controller

As ameaças à segurança da informação, (INFOSEC) atentam contra a perda da respectiva confidencialidade, integridade e disponibilidade, pelo que as organizações são impelidas a implementar políticas de segurança, quer ao nível físico quer ao nível lógico, utilizando mecanismos específicos de defesa. O projecto Network Air Gap Controller (NAGC) foi concebido no sentido de contribuir para as questões da segurança, designadamente daquelas que se relacionam directamente com a transferência de informação entre redes de classificação de segurança diferenciadas ou de sensibilidades distintas, sem requisitos de comunicação em tempo real, e que mereçam um maior empenho nas condições de robustez, de disponibilidade e de controlo. Os organismos que, em razão das atribuições e competências cometidas, necessitam de fazer fluir informação entre este tipo de redes, são por vezes obrigados a realizar a transferência de dados com recurso a um processo manual, efectuado pelo homem e não pela máquina, que envolve dispositivos amovivéis, como sejam o CD, DVD, PEN, discos externos ou switches manuais. Neste processo, vulgarmente designado por Network Air Gap (NAG), o responsável pela transferência de dados deverá assumir de forma infalível, como atribuições intrínsecas e inalienáveis da função exercida, as garantias do cumprimento de um vasto conjunto de normas regulamentares. As regras estabelecidas desdobram-se em ferramentas e procedimentos que se destinam, por exemplo, à guarda em arquivo de todas as transferências efectuadas; à utilização de ferramentas de segurança (ex: antivírus) antes da colocação da informação na rede de classificação mais elevada; ao não consentimento de transferência de determinados tipos de ficheiro (ex: executáveis) e à garantia de que, em consonância com a autonomia que normalmente é delegada no elemento responsável pela operação das comunicações, apenas se efectuam transferências de informação no sentido da rede de classificação inferior para a rede de classificação mais elevada. Face ao valor da informação e do impacto na imagem deste tipo de organizações, o operador de comunicações que não cumpra escrupulosamente o determinado é inexoravelmente afastado dessas funções, sendo que o processo de apuramento de responsabilidades nem sempre poderá determinar de forma inequívoca se as razões apontam para um acto deliberado ou para factores não intencionais, como a inépcia, o descuido ou a fadiga. Na realidade, as actividades periódicas e rotineiras, tornam o homem propenso à falha e poderão ser incontornavelmente asseguradas, sem qualquer tipo de constrangimentos ou diminuição de garantias, por soluções tecnológicas, desde que devidamente parametrizadas, adaptadas, testadas e amadurecidas, libertando os recursos humanos para tarefas de manutenção, gestão, controlo e inspecção. Acresce que, para este tipo de organizações, onde se multiplicam o número de redes de entrada de informação, com diferentes classificações e actores distintos, e com destinatários específicos, a utilização deste tipo de mecanismos assume uma importância capital. Devido a este factor multiplicativo, impõe-se que o NAGC represente uma opção válida em termos de oferta tecnológica, designadamente para uma gama de produtos de baixíssimo custo e que possa desenvolver-se por camadas de contributo complementar, em função das reais necessidades de cada cenário.

Fuzzy linguistic model for evaluating the risk of neonatal death

OBJECTIVE: To introduce a fuzzy linguistic model for evaluating the risk of neonatal death. METHODS: The study is based on the fuzziness of the variables newborn birth weight and gestational age at delivery. The inference used was Mamdani's method. Neonatologists were interviewed to estimate the risk of neonatal death under certain conditions and to allow comparing their opinions and the model values. RESULTS: The results were compared with experts' opinions and the Fuzzy model was able to capture the expert knowledge with a strong correlation (r=0.96). CONCLUSIONS: The linguistic model was able to estimate the risk of neonatal death when compared to experts' performance.

Application of adaptive neuro-fuzzy inference for wind power short-term forecasting

The increased integration of wind power into the electric grid, as nowadays occurs in Portugal, poses new challenges due to its intermittency and volatility. Hence, good forecasting tools play a key role in tackling these challenges. In this paper, an adaptive neuro-fuzzy inference approach is proposed for short-term wind power forecasting. Results from a real-world case study are presented. A thorough comparison is carried out, taking into account the results obtained with other approaches. Numerical results are presented and conclusions are duly drawn. (C) 2011 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.

Investment optimization in distribution network based on fuzzy outage parameters

This paper presents a methodology that aims to increase the probability of delivering power to any load point of the electrical distribution system by identifying new investments in distribution components. The methodology is based on statistical failure and repair data of the distribution power system components and it uses fuzzy-probabilistic modelling for system component outage parameters. Fuzzy membership functions of system component outage parameters are obtained by statistical records. A mixed integer non-linear optimization technique is developed to identify adequate investments in distribution networks components that allow increasing the availability level for any customer in the distribution system at minimum cost for the system operator. To illustrate the application of the proposed methodology, the paper includes a case study that considers a real distribution network.

Increase of the delivered energy probability in DES using a fuzzy probabilistic modeling

The paper proposes a methodology to increase the probability of delivering power to any load point by identifying new investments in distribution energy systems. The proposed methodology is based on statistical failure and repair data of distribution components and it uses a fuzzy-probabilistic modeling for the components outage parameters. The fuzzy membership functions of the outage parameters of each component are based on statistical records. A mixed integer nonlinear programming optimization model is developed in order to identify the adequate investments in distribution energy system components which allow increasing the probability of delivering power to any customer in the distribution system at the minimum possible cost for the system operator. To illustrate the application of the proposed methodology, the paper includes a case study that considers a 180 bus distribution network.

Hybrid fuzzy Monte Carlo technique for reliability assessment in transmission power systems

This paper proposes a new methodology to reduce the probability of occurring states that cause load curtailment, while minimizing the involved costs to achieve that reduction. The methodology is supported by a hybrid method based on Fuzzy Set and Monte Carlo Simulation to catch both randomness and fuzziness of component outage parameters of transmission power system. The novelty of this research work consists in proposing two fundamentals approaches: 1) a global steady approach which deals with building the model of a faulted transmission power system aiming at minimizing the unavailability corresponding to each faulted component in transmission power system. This, results in the minimal global cost investment for the faulted components in a system states sample of the transmission network; 2) a dynamic iterative approach that checks individually the investment’s effect on the transmission network. A case study using the Reliability Test System (RTS) 1996 IEEE 24 Buses is presented to illustrate in detail the application of the proposed methodology.

Hybrid fuzzy Monte Carlo and logic programming model for distribution network reconfiguration in the presence of outages

This paper presents a methodology for distribution networks reconfiguration in outage presence in order to choose the reconfiguration that presents the lower power losses. The methodology is based on statistical failure and repair data of the distribution power system components and uses fuzzy-probabilistic modelling for system component outage parameters. Fuzzy membership functions of system component outage parameters are obtained by statistical records. A hybrid method of fuzzy set and Monte Carlo simulation based on the fuzzy-probabilistic models allows catching both randomness and fuzziness of component outage parameters. Once obtained the system states by Monte Carlo simulation, a logical programming algorithm is applied to get all possible reconfigurations for every system state. In order to evaluate the line flows and bus voltages and to identify if there is any overloading, and/or voltage violation a distribution power flow has been applied to select the feasible reconfiguration with lower power losses. To illustrate the application of the proposed methodology to a practical case, the paper includes a case study that considers a real distribution network.

Fuzzy Monte Carlo mathematical model for load curtailment minimization in transmission power systems

This paper presents a methodology which is based on statistical failure and repair data of the transmission power system components and uses fuzzyprobabilistic modeling for system component outage parameters. Using statistical records allows developing the fuzzy membership functions of system component outage parameters. The proposed hybrid method of fuzzy set and Monte Carlo simulation based on the fuzzy-probabilistic models allows catching both randomness and fuzziness of component outage parameters. A network contingency analysis to identify any overloading or voltage violation in the network is performed once obtained the system states by Monte Carlo simulation. This is followed by a remedial action algorithm, based on optimal power flow, to reschedule generations and alleviate constraint violations and, at the same time, to avoid any load curtailment, if possible, or, otherwise, to minimize the total load curtailment, for the states identified by the contingency analysis. In order to illustrate the application of the proposed methodology to a practical case, the paper will include a case study for the Reliability Test System (RTS) 1996 IEEE 24 BUS.

Logic programming and fuzzy Monte Carlo for distribution network reconfiguration

This paper present a methodology to choose the distribution networks reconfiguration that presents the lower power losses. The proposed methodology is based on statistical failure and repair data of the distribution power system components and uses fuzzy-probabilistic modeling for system component outage parameters. The proposed hybrid method using fuzzy sets and Monte Carlo simulation based on the fuzzyprobabilistic models allows catching both randomness and fuzziness of component outage parameters. A logic programming algorithm is applied, once obtained the system states by Monte Carlo Simulation, to get all possible reconfigurations for each system state. To evaluate the line flows and bus voltages and to identify if there is any overloading, and/or voltage violation an AC load flow has been applied to select the feasible reconfiguration with lower power losses. To illustrate the application of the proposed methodology, the paper includes a case study that considers a 115 buses distribution network.