Um ambiente computacional para modelagem simbólica de sistemas físicos lineares

Este trabalho propõe um ambiente computacional aplicado ao ensino de sistemas de controle, denominado de ModSym. O software implementa uma interface gráfica para a modelagem de sistemas físicos lineares e mostra, passo a passo, o processamento necessário à obtenção de modelos matemáticos para esses sistemas. Um sistema físico pode ser representado, no software, de três formas diferentes. O sistema pode ser representado por um diagrama gráfico a partir de elementos dos domínios elétrico, mecânico translacional, mecânico rotacional e hidráulico. Pode também ser representado a partir de grafos de ligação ou de diagramas de fluxo de sinal. Uma vez representado o sistema, o ModSym possibilita o cálculo de funções de transferência do sistema na forma simbólica, utilizando a regra de Mason. O software calcula também funções de transferência na forma numérica e funções de sensibilidade paramétrica. O trabalho propõe ainda um algoritmo para obter o diagrama de fluxo de sinal de um sistema físico baseado no seu grafo de ligação. Este algoritmo e a metodologia de análise de sistemas conhecida por Network Method permitiram a utilização da regra de Mason no cálculo de funções de transferência dos sistemas modelados no software

Controle preditivo robusto baseado em desigualdades matriciais lineares aplicado a um sistema de tanques acoplados

This work deals with an on-line control strategy based on Robust Model Predictive Control (RMPC) technique applied in a real coupled tanks system. This process consists of two coupled tanks and a pump to feed the liquid to the system. The control objective (regulator problem) is to keep the tanks levels in the considered operation point even in the presence of disturbance. The RMPC is a technique that allows explicit incorporation of the plant uncertainty in the problem formulation. The goal is to design, at each time step, a state-feedback control law that minimizes a 'worst-case' infinite horizon objective function, subject to constraint in the control. The existence of a feedback control law satisfying the input constraints is reduced to a convex optimization over linear matrix inequalities (LMIs) problem. It is shown in this work that for the plant uncertainty described by the polytope, the feasible receding horizon state feedback control design is robustly stabilizing. The software implementation of the RMPC is made using Scilab, and its communication with Coupled Tanks Systems is done through the OLE for Process Control (OPC) industrial protocol

Técnicas inteligentes hídridas para o controle de sistemas não lineares

A neuro-fuzzy system consists of two or more control techniques in only one structure. The main characteristic of this structure is joining one or more good aspects from each technique to make a hybrid controller. This controller can be based in Fuzzy systems, artificial Neural Networks, Genetics Algorithms or rein forced learning techniques. Neuro-fuzzy systems have been shown as a promising technique in industrial applications. Two models of neuro-fuzzy systems were developed, an ANFIS model and a NEFCON model. Both models were applied to control a ball and beam system and they had their results and needed changes commented. Choose of inputs to controllers and the algorithms used to learning, among other information about the hybrid systems, were commented. The results show the changes in structure after learning and the conditions to use each one controller based on theirs characteristics

Separação cega de fontes lineares e não lineares usando algoritmo genético, redes neurais artificiais RBF e negentropia de Rényi como medida de independência

Conventional methods to solve the problem of blind source separation nonlinear, in general, using series of restrictions to obtain the solution, often leading to an imperfect separation of the original sources and high computational cost. In this paper, we propose an alternative measure of independence based on information theory and uses the tools of artificial intelligence to solve problems of blind source separation linear and nonlinear later. In the linear model applies genetic algorithms and Rényi of negentropy as a measure of independence to find a separation matrix from linear mixtures of signals using linear form of waves, audio and images. A comparison with two types of algorithms for Independent Component Analysis widespread in the literature. Subsequently, we use the same measure of independence, as the cost function in the genetic algorithm to recover source signals were mixed by nonlinear functions from an artificial neural network of radial base type. Genetic algorithms are powerful tools for global search, and therefore well suited for use in problems of blind source separation. Tests and analysis are through computer simulations

Extração automatica de segmentos lineares de rodovias em imagens de resoluções variadas

In this paper a methodology for automatic extraction of road segments from images with different resolutions (low, middle and high resolution) is presented. It is based on a generalized concept of lines in digital images, by which lines can be described by the centerlines of two parallel edges. In the specific case of low resolution images, where roads are manifested as entities of 1 or 2 pixels wide, the proposed methodology combines an automatic image enhancement operation with the following strategies: automatic selection of the hysteresis thresholds and the Gaussian scale factor; line length thresholding; and polygonization. In medium and high resolution images roads manifest as narrow and elongated ribbons and, consequently, the extraction goal becomes the road centerlines. In this case, it is not necessary to apply the previous enhancement step used to enhance roads in low resolution images. The results obtained in the experimental evaluation satisfied all criteria established for the efficient extraction of road segments from different resolution images, providing satisfactory results in a completely automatic way.

Espectro das ondas de spin lineares e não-lineares em multicamadas magnéticas anisotrópicas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Realimentação da derivada dos estados em sistemas multivariáveis lineares usando LMIs

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

Controle ótimo H∞ de sistemas não-lineares com modelos fuzzy takagi-sugeno

Neste trabalho é proposta uma metodologia de rastreamento de sinais e rejeição de distúrbios aplicada a sistemas não-lineares. Para o projeto do sistema de rastreamento, projeta-se os controladores fuzzy M(a) e N(a) que minimizam o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de referência r(t) e o sinal de erro de rastreamento e(t), sendo e(t) a diferença entre a entrada de referência e a saída do sistema z(t). No método de rejeição de distúrbio utiliza-se a realimentação dinâmica da saída através de um controlador fuzzy Kc(a) que minimiza o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de entrada exógena w(t) e o sinal de saída z(t). O procedimento de projeto proposto considera as não-linearidades da planta através dos modelos fuzzy Takagi-Sugeno. Os métodos são equacionados utilizando-se inequações matriciais lineares (LMIs), que quando factíveis, podem ser facilmente solucionados por algoritmos de convergência polinomial. Por fim, um exemplo ilustra a viabilidade da metodologia proposta.

Coeficientes de incidência do dengue e sua relação com os diferenciais intra-urbanos segundo condições de vida no município do Natal, Rio Grande do Norte

This study sprang from the hypothesis that spatial variations in the morbidity rate for dengue fever within the municipality of Natal are related to intra-city socioeconomic and environmental variations. The objective of the project was to classify the different suburbs of Natal according to their living conditions and establish if there was any correlation between this classification and the incidence rate for dengue fever, with the aim of enabling public health planners to better control this disease. Data on population density, access to safe drinking water, rubbish collection, sewage disposal facilities, income level, education and the incidence of dengue fever during the years 2001 and 2003 was drawn from the Brazilian Demographic Census 2000 and from the Reportable Disease Notification System -SINAN. The study is presented here in the form of two papers, corresponding to the types of analysis performed: a classification of the urban districts into quartiles according to the living conditions which exist there, in the first article; and the incidence of dengue fever in each of these quartiles, in the second. By applying factorial analysis to the chosen socioeconomic and environmental indicators for the year 2000, a compound index of living condition (ICV) was obtained. On the basis of this index, it was possible to classify the urban districts into quartiles. On undertaking this grouping (paper 1), a heterogeneous distribution of living conditions was found across the city. As to the incidence rate for dengue fever (paper 2), it was discovered that the quartile identified as having the best living conditions presented incidence rates of 15.62 and 15.24 per 1000 inhabitants respectively in the years 2001 and 2003; whereas the quartile representing worst living conditions showed incidence rates of 25.10 and 10.32 for the comparable periods. The results suggest that dengue fever occurs in all social classes, and that its incidence is not related in any evident way to the chosen formula for living conditions

Termodinâmica de um gás de fótons no contexto de eletrodinâmicas não-lineares

The objective of this dissertation is the development of a general formalism to analyze the thermodynamical properties of a photon gas under the context of nonlinear electrodynamics (NLED). To this end it is obtained, through the systematic analysis of Maxwell s electromagnetism (EM) properties, the general dependence of the Lagrangian that describes this kind of theories. From this Lagrangian and in the background of classical field theory, we derive the general dispersion relation that photons must obey in terms of a background field and the NLED properties. It is important to note that, in order to achieve this result, an aproximation has been made in order to allow the separation of the total electromagnetic field into a strong background electromagnetic field and a perturbation. Once the dispersion relation is in hand, the usual Bose-Einstein statistical procedure is followed through which the thermodynamical properties, energy density and pressure relations are obtained. An important result of this work is the fact that equation of state remains identical to the one obtained under EM. Then, two examples are made where the thermodynamic properties are explicitly derived in the context of two NLED, Born-Infelds and a quadratic approximation. The choice of the first one is due to the vast appearance in literature and, the second one, because it is a first order approximation of a large class of NLED. Ultimately, both are chosen because of their simplicity. Finally, the results are compared to EM and interpreted, suggesting possible tests to verify the internal consistency of NLED and motivating further developement into the formalism s quantum case

Usando a história da resolução de alguns problemas para introduzir conceitos: sistemas lineares, determinantes e matrizes.

In this work we studied the method to solving linear equations system, presented in the book titled "The nine chapters on the mathematical art", which was written in the first century of this era. This work has the intent of showing how the mathematics history can be used to motivate the introduction of some topics in high school. Through observations of patterns which repeats itself in the presented method, we were able to introduce, in a very natural way, the concept of linear equations, linear equations system, solution of linear equations, determinants and matrices, besides the Laplacian development for determinants calculations of square matrices of order bigger than 3, then considering some of their general applications

Inclusões de quitosana no subcutâneo de rato: avaliação clínica, histológica e morfométrica

FUNDAMENTOS: A quitosana é polímero derivado da quitina, com vários tipos de aplicação na área médica. OBJETIVO: Avaliar a biocompatibilidade de membranas de quitosana no subcutâneo de ratos. MÉTODOS: Foram utilizados 20 ratos Wistar machos, nos quais foram implantadas membranas de quitosana, na região mediana dorsal. Os animais foram sacrificados: sete, 15, 30 e 60 dias após a cirurgia, tendo sido avaliados clinicamente durante o período experimental e com fotodocumentação no momento do sacrifício. Após o sacrifício, as membranas e tecidos adjacentes foram removidos e preparados para exame histológico e morfométrico. RESULTADOS: Nenhum animal apresentou efeitos adversos que pudessem ser atribuídos à implantação das membranas. O exame histológico mostrou que as inclusões são lisas e homogêneas e não são colonizadas por células do hospedeiro, sendo circundadas por pseudocápsula composta por fibroblastos e células inflamatórias. A morfometria da pseudocápsula revelou espessura semelhante durante todo o período experimental (P>0,05). CONCLUSÃO: A quitosana pode ser opção para uso como implante não integrado. Novos estudos devem ser realizados para comprovar a biocompatibilidade a longo prazo.

Estudo de simulação de modelos lineares mistos com distribuição normal contaminada no melhoramento genético animal

Objetivou-se com esse trabalho comparar estimativas de componentes de variâncias obtidas por meio de modelos lineares mistos Gaussianos e Robustos, via Amostrador de Gibbs, em dados simulados. Foram simulados 50 arquivos de dados com 1.000 animais cada um, distribuídos em cinco gerações, em dois níveis de efeito fixo e três valores fenotípicos distintos para uma característica hipotética, com diferentes níveis de contaminação. Exceto para os dados sem contaminação, quando os modelos foram iguais, o modelo Robusto apresentou melhores estimativas da variância residual. As estimativas de herdabilidade foram semelhantes em todos os modelos, mas as análises de regressão mostraram que os valores genéticos preditos com uso do modelo Robusto foram mais próximos dos valores genéticos verdadeiros. Esses resultados sugerem que o modelo linear normal contaminado oferece uma alternativa flexível para estimação robusta em melhoramento genético animal.

Efeito da espasticidade sobre os padrões lineares de marcha em hemiparéticos

INTRODUÇÃO: A hemiparesia após o acidente vascular encefálico (AVE) é a sequela mais frequente, prejudicando a velocidade de execução dos movimentos automáticos, diminuindo a autonomia do indivíduo e gerando incapacidade. OBJETIVOS: Analisar o efeito da espasticidade nos padrões lineares de marcha (PLM) em indivíduos hemiparéticos. MÉTODOS: Foram estudados dois grupos: 20 indivíduos com AVE (G1) e 20 indivíduos sadios, destros, sem sequela neurológica (G2), com média de idade de 54,2 e 52,6 anos respectivamente. Foram avaliados os PLM pelo protocolo de Nagazaki, o tônus muscular pela escala de Ashworth modificada e o arco de movimento por goniometria. Foi feita comparação dos parâmetros nos dois grupos pelo teste t de Student e correlação de Spearman com nível de significância de 5%. RESULTADOS: A média da distância foi de 14,52 m e 32,16 m, e o tempo foi de 23,75 s e 19,02 s no G1 e G2 respectivamente (p < 0,0001). Na comparação entre os grupos, a amplitude média de passo e a velocidade média foram estatisticamente significantes (p < 0,05) e a cadência não mostrou significância (p = 0,1936). Quando os PLM foram comparados com o grau de espasticidade dos músculos gastrocnêmio e sóleo, mostraram associação negativa com distância, amplitude de passo e velocidade e associação positiva com o tempo (p < 0,05). CONCLUSÃO: Quanto maior o grau de espasticidade dos músculos gastrocnêmio e sóleo, menores serão os parâmetros lineares de marcha do indivíduo com sequela de hemiparesia pós-AVE.

Influência das cargas selecionadas na determinação da potência crítica determinada no ergômetro de braço em dois modelos lineares

O objetivo deste estudo foi verificar o efeito da seleção das cargas e do modelo utilizado para a determinação da PC no ergômetro de braço. Participaram do estudo oito voluntários do sexo masculino, que praticavam atividade física regularmente e eram aparentemente saudáveis. Os sujeitos realizaram quatro testes com cargas constantes mantidas até a exaustão voluntária no ergômetro de braço UBE 2462-Cybex. As cargas foram individualmente selecionadas para induzir a fadiga entre 1 e 15 minutos. Para cada sujeito, a determinação da PC foi realizada através de dois modelos lineares: potência-1/tempo e trabalho-tempo. em cada um dos modelos, foram utilizadas todas as potências (1), as três maiores (2) e as três menores (3). As PC encontradas no modelo potência-1/tempo e trabalho-tempo para a condição 3 (177,5 + 29,5; 173,9 + 33,3, respectivamente) foram significantemente menores do que as da condição 2 (190,5 + 23,2; 183,4 + 22,3, respectivamente), não existindo diferenças destas com as da condição 1 (184,2 + 25,4; 176,4 + 28,8, respectivamente). As PC determinadas no modelo potência-1/tempo para as condições 1 e 2 foram significantemente maiores do que as determinadas no modelo trabalho-tempo, não existindo diferenças para a condição 3. Pode-se concluir que as cargas selecionadas e o modelo utilizado interferem na determinação da PC encontrada no ergômetro de braço, podendo interferir no tempo de exaustão durante o exercício submáximo realizado em cargas relativas a este índice.