Partición hardware software de un codificador JPEG utilizando escalador de colinas estocástico

La partición hardware/software es una etapa clave dentro del proceso de co-diseño de los sistemas embebidos. En esta etapa se decide qué componentes serán implementados como co-procesadores de hardware y qué componentes serán implementados en un procesador de propósito general. La decisión es tomada a partir de la exploración del espacio de diseño, evaluando un conjunto de posibles soluciones para establecer cuál de estas es la que mejor balance logra entre todas las métricas de diseño. Para explorar el espacio de soluciones, la mayoría de las propuestas, utilizan algoritmos metaheurísticos; destacándose los Algoritmos Genéticos, Recocido Simulado. Esta decisión, en muchos casos, no es tomada a partir de análisis comparativos que involucren a varios algoritmos sobre un mismo problema. En este trabajo se presenta la aplicación de los algoritmos: Escalador de Colinas Estocástico y Escalador de Colinas Estocástico con Reinicio, para resolver el problema de la partición hardware/software. Para validar el empleo de estos algoritmos se presenta la aplicación de este algoritmo sobre un caso de estudio, en particular la partición hardware/software de un codificador JPEG. En todos los experimentos es posible apreciar que ambos algoritmos alcanzan soluciones comparables con las obtenidas por los algoritmos utilizados con más frecuencia.

Avaliação da sensibilidade associada a parâmetros incluídos em estudos de gestão da conservação de pavimentos

Nas administrações rodoviárias as questões orçamentais sofreram alguma pressão nos últimos anos devido, essencialmente, à crise económica instalada em Portugal. Por causa disso, os recursos para a construção de novas estradas diminuiu substancialmente, levando a que as verbas disponíveis para a conservação e reabilitação de estradas já existentes tenham sido muito reduzidas. Para que seja possível manter os pavimentos já existentes num estado que forneça conforto e segurança aos utilizadores, compatível com as disponibilidades orçamentais, é necessária a criação de Sistemas de Gestão de Pavimentos (SGP). Com este tipo de sistemas consegue monitorizar-se de forma mais adequada as redes rodoviárias, uma vez que pode determinar-se quais os trechos das redes a intervencionar em primeiro lugar, com recurso a Sistemas de Avaliação de Qualidade e Métodos de Apoio à Decisão. Atuando de maneira preventiva, impede-se que as degradações dos pavimentos avancem muito, reduzindo, assim, os custos totais associados à utilização das vias e às ações de conservação. Nesta dissertação é apresentada uma metodologia simples de apoiar a resolução dos problemas relacionados com a gestão da conservação dos pavimentos das redes rodoviárias dos pequenos municípios, através da realização de uma inspeção visual dos pavimentos. O levantamento da informação permite determinar os índices de qualidade dos mesmos, através do método da AASTHO, e estimar, de forma aproximada, a evolução do estado dos pavimentos num horizonte até 10 anos. A utilização de uma metodologia simples de apoio à decisão, ajuda a decidir quando e de que forma intervir durante o período de análise, de forma a ser possível prever os custos de intervenção e a sua atribuição à rede ao longo do período de análise. Aplicou-se a metodologia que se apresenta a um caso de estudo, referente a um itinerário com cerca de 11 km de extensão, da rede rodoviária da cidade de Coimbra, de modo a demonstrar a aplicabilidade prática da metodologia, mesmo quando se dispõe de poucos recursos. Para a previsão da evolução das patologias, utilizou-se o modelo determinístico da AASTHO, para o caso de trechos com tráfego de pesados significativo, e cadeias de Markov, um modelo probabilístico, para os trechos sem tráfego de pesados com significado. O caso prático possibilitou a realização de algumas análises de sensibilidade, considerando a variação de vários dos parâmetros envolvidos na avaliação da qualidade, na previsão do comportamento dos pavimentos, e na análise de custos.

Sistema de recomendação inteligente para uma plataforma de e-Learning

As plataformas de e-Learning são cada vez mais utilizadas na educação à distância, facto que se encontra diretamente relacionado com a possibilidade de proporcionarem aos seus alunos a valência de poderem assistir a cursos em qualquer lugar. Dentro do âmbito das plataformas de e-Learning encontra-se um grupo especialmente interessante: as plataformas adaptativas, que tendem a substituir o professor (presencial) através de interatividade, variabilidade de conteúdos, automatização e capacidade para resolução de problemas e simulação de comportamentos educacionais. O projeto ADAPT (plataforma adaptativa de e-Learning) consiste na criação de uma destas plataformas, implementando tutoria inteligente, resolução de problemas com base em experiências passadas, algoritmos genéticos e link-mining. É na área de link-mining que surge o desenvolvimento desta dissertação que documenta o desenvolvimento de quatro módulos distintos: O primeiro módulo consiste num motor de busca para sugestão de conteúdos alternativos; o segundo módulo consiste na identificação de mudanças de estilo de aprendizagem; o terceiro módulo consiste numa plataforma de análise de dados que implementa várias técnicas de data mining e estatística para fornecer aos professores/tutores informações importantes que não seriam visíveis sem recurso a este tipo de técnicas; por fim, o último módulo consiste num sistema de recomendações que sugere aos alunos os artigos mais adequados com base nas consultas de alunos com perfis semelhantes. Esta tese documenta o desenvolvimento dos vários protótipos para cada um destes módulos. Os testes efetuados para cada módulo mostram que as metodologias utilizadas são válidas e viáveis.

Gráfico de controle modificado para processos com estruturas complexas de autocorrelação

This work proposes a modified control chart incorporating concepts of time series analysis. Specifically, we considerer Gaussian mixed transition distribution (GMTD) models. The GMTD models are a more general class than the autorregressive (AR) family, in the sense that the autocorrelated processes may present flat stretches, bursts or outliers. In this scenario traditional Shewhart charts are no longer appropriate tools to monitoring such processes. Therefore, Vasilopoulos and Stamboulis (1978) proposed a modified version of those charts, considering proper control limits based on autocorrelated processes. In order to evaluate the efficiency of the proposed technique a comparison with a traditional Shewhart chart (which ignores the autocorrelation structure of the process), a AR(1) Shewhart control chart and a GMTD Shewhart control chart was made. An analytical expression for the process variance, as well as control limits were developed for a particular GMTD model. The ARL was used as a criteria to measure the efficiency of control charts. The comparison was made based on a series generated according to a GMTD model. The results point to the direction that the modified Shewhart GMTD charts have a better performance than the AR(1) Shewhart and the traditional Shewhart.

Otimização do controle do diagrama de radiação de radares de varredura para rastreio de foguetes usando o método GAMMC para o Caso Planar (GAMMC-P)

Launching centers are designed for scientific and commercial activities with aerospace vehicles. Rockets Tracking Systems (RTS) are part of the infrastructure of these centers and they are responsible for collecting and processing the data trajectory of vehicles. Generally, Parabolic Reflector Radars (PRRs) are used in RTS. However, it is possible to use radars with antenna arrays, or Phased Arrays (PAs), so called Phased Arrays Radars (PARs). Thus, the excitation signal of each radiating element of the array can be adjusted to perform electronic control of the radiation pattern in order to improve functionality and maintenance of the system. Therefore, in the implementation and reuse projects of PARs, modeling is subject to various combinations of excitation signals, producing a complex optimization problem due to the large number of available solutions. In this case, it is possible to use offline optimization methods, such as Genetic Algorithms (GAs), to calculate the problem solutions, which are stored for online applications. Hence, the Genetic Algorithm with Maximum-Minimum Crossover (GAMMC) optimization method was used to develop the GAMMC-P algorithm that optimizes the modeling step of radiation pattern control from planar PAs. Compared with a conventional crossover GA, the GAMMC has a different approach from the conventional one, because it performs the crossover of the fittest individuals with the least fit individuals in order to enhance the genetic diversity. Thus, the GAMMC prevents premature convergence, increases population fitness and reduces the processing time. Therefore, the GAMMC-P uses a reconfigurable algorithm with multiple objectives, different coding and genetic operator MMC. The test results show that GAMMC-P reached the proposed requirements for different operating conditions of a planar RAV.

Planejamento de trajetórias e navegação de robôs móveis

Oil exploration at great depths requires the use of mobile robots to perform various operations such as maintenance, assembly etc. In this context, the trajectory planning and navigation study of these robots is relevant, as the great challenge is to navigate in an environment that is not fully known. The main objective is to develop a navigation algorithm to plan the path of a mobile robot that is in a given position (

Planejamento de trajetórias e navegação de robôs móveis

Oil exploration at great depths requires the use of mobile robots to perform various operations such as maintenance, assembly etc. In this context, the trajectory planning and navigation study of these robots is relevant, as the great challenge is to navigate in an environment that is not fully known. The main objective is to develop a navigation algorithm to plan the path of a mobile robot that is in a given position (

Método híbrido para projeto de superfícies seletivas em frequência

This thesis presents a hybrid technique of frequency selective surfaces project (FSS) on a isotropic dielectric layer, considering various geometries for the elements of the unit cell. Specifically, the hybrid technique uses the equivalent circuit method in conjunction with genetic algorithm, aiming at the synthesis of structures with response single-band and dual-band. The equivalent circuit method allows you to model the structure by using an equivalent circuit and also obtaining circuits for different geometries. From the obtaining of the parameters of these circuits, you can get the transmission and reflection characteristics of patterned structures. For the optimization of patterned structures, according to the desired frequency response, Matlab™ optimization tool named optimtool proved to be easy to use, allowing you to explore important results on the optimization analysis. In this thesis, numeric and experimental results are presented for the different characteristics of the analyzed geometries. For this, it was determined a technique to obtain the parameter N, which is based on genetic algorithms and differential geometry, to obtain the algebraic rational models that determine values of N more accurate, facilitating new projects of FSS with these geometries. The optimal results of N are grouped according to the occupancy factor of the cell and the thickness of the dielectric, for modeling of the structures by means of rational algebraic equations. Furthermore, for the proposed hybrid model was developed a fitness function for the purpose of calculating the error occurred in the definitions of FSS bandwidths with transmission features single band and dual band. This thesis deals with the construction of prototypes of FSS with frequency settings and band widths obtained with the use of this function. The FSS were initially reviewed through simulations performed with the commercial software Ansoft Designer ™, followed by simulation with the equivalent circuit method for obtaining a value of N in order to converge the resonance frequency and the bandwidth of the FSS analyzed, then the results obtained were compared. The methodology applied is validated with the construction and measurement of prototypes with different geometries of the cells of the arrays of FSS.

Método híbrido para projeto de superfícies seletivas em frequência

This thesis presents a hybrid technique of frequency selective surfaces project (FSS) on a isotropic dielectric layer, considering various geometries for the elements of the unit cell. Specifically, the hybrid technique uses the equivalent circuit method in conjunction with genetic algorithm, aiming at the synthesis of structures with response single-band and dual-band. The equivalent circuit method allows you to model the structure by using an equivalent circuit and also obtaining circuits for different geometries. From the obtaining of the parameters of these circuits, you can get the transmission and reflection characteristics of patterned structures. For the optimization of patterned structures, according to the desired frequency response, Matlab™ optimization tool named optimtool proved to be easy to use, allowing you to explore important results on the optimization analysis. In this thesis, numeric and experimental results are presented for the different characteristics of the analyzed geometries. For this, it was determined a technique to obtain the parameter N, which is based on genetic algorithms and differential geometry, to obtain the algebraic rational models that determine values of N more accurate, facilitating new projects of FSS with these geometries. The optimal results of N are grouped according to the occupancy factor of the cell and the thickness of the dielectric, for modeling of the structures by means of rational algebraic equations. Furthermore, for the proposed hybrid model was developed a fitness function for the purpose of calculating the error occurred in the definitions of FSS bandwidths with transmission features single band and dual band. This thesis deals with the construction of prototypes of FSS with frequency settings and band widths obtained with the use of this function. The FSS were initially reviewed through simulations performed with the commercial software Ansoft Designer ™, followed by simulation with the equivalent circuit method for obtaining a value of N in order to converge the resonance frequency and the bandwidth of the FSS analyzed, then the results obtained were compared. The methodology applied is validated with the construction and measurement of prototypes with different geometries of the cells of the arrays of FSS.

Estratégia de navegação com planejamento dinâmico e algoritmo genético aplicada a robôs móveis terrestres

This work proposes a new autonomous navigation strategy assisted by genetic algorithm with dynamic planning for terrestrial mobile robots, called DPNA-GA (Dynamic Planning Navigation Algorithm optimized with Genetic Algorithm). The strategy was applied in environments - both static and dynamic - in which the location and shape of the obstacles is not known in advance. In each shift event, a control algorithm minimizes the distance between the robot and the object and maximizes the distance from the obstacles, rescheduling the route. Using a spatial location sensor and a set of distance sensors, the proposed navigation strategy is able to dynamically plan optimal collision-free paths. Simulations performed in different environments demonstrated that the technique provides a high degree of flexibility and robustness. For this, there were applied several variations of genetic parameters such as: crossing rate, population size, among others. Finally, the simulation results successfully demonstrate the effectiveness and robustness of DPNA-GA technique, validating it for real applications in terrestrial mobile robots.

Estratégia de navegação com planejamento dinâmico e algoritmo genético aplicada a robôs móveis terrestres

This work proposes a new autonomous navigation strategy assisted by genetic algorithm with dynamic planning for terrestrial mobile robots, called DPNA-GA (Dynamic Planning Navigation Algorithm optimized with Genetic Algorithm). The strategy was applied in environments - both static and dynamic - in which the location and shape of the obstacles is not known in advance. In each shift event, a control algorithm minimizes the distance between the robot and the object and maximizes the distance from the obstacles, rescheduling the route. Using a spatial location sensor and a set of distance sensors, the proposed navigation strategy is able to dynamically plan optimal collision-free paths. Simulations performed in different environments demonstrated that the technique provides a high degree of flexibility and robustness. For this, there were applied several variations of genetic parameters such as: crossing rate, population size, among others. Finally, the simulation results successfully demonstrate the effectiveness and robustness of DPNA-GA technique, validating it for real applications in terrestrial mobile robots.

Projeto iterativo, simulação, análise e otimização de máquina a relutância variável monofásica

Variable reluctance motors have been increasingly used as an alternative for variable speed and high speed drives in many industrial applications, due to many advantages like the simplicity of construction, robustness, and low cost. The most common applications in recent years are related to aeronautics, electric and hybrid vehicles and wind power generation. This paper explores the theory, operation, design procedures and analysis of a variable reluctance machine. An iterative design methodology is introduced and used to design a 1.25 kW prototype. For the analysis of the machine two methods are used, an analytical method and the finite element simulation. The results obtained by both methods are compared. The results of finite element simulation are used to determine the inductance profiles and torque of the prototype. The magnetic saturation is examined visually and numerically in four critical points of the machine. The data collected in the simulation allow the verification of design and operating limits for the prototype. Moreover, the behavior of the output quantities is analyzed (inductance, torque and magnetic saturation) by variation of physical dimensions of the motor. Finally, a multiobjective optimization using Differential Evolution algorithms and Genetic Algorithms for switched reluctance machine design is proposed. The optimized variables are rotor and stator polar arcs, and the goals are to maximize the average torque, the average torque per copper losses and the average torque per core volume. Finally, the initial design and optimized design are compared.

Uma abordagem evolucionária para o planejamento online de rotas para múltiplos robôs móveis em ambiente multiagente

O problema de planejamento de rotas de robôs móveis consiste em determinar a melhor rota para um robô, em um ambiente estático e/ou dinâmico, que seja capaz de deslocá-lo de um ponto inicial até e um ponto final, também em conhecido como estado objetivo. O presente trabalho emprega o uso de uma abordagem baseada em Algoritmos Genéticos para o planejamento de rotas de múltiplos robôs em um ambiente complexo composto por obstáculos fixos e obstáculos moveis. Através da implementação do modelo no software do NetLogo, uma ferramenta utilizada em simulações de aplicações multiagentes, possibilitou-se a modelagem de robôs e obstáculos presentes no ambiente como agentes interativos, viabilizando assim o desenvolvimento de processos de detecção e desvio de obstáculos. A abordagem empregada busca pela melhor rota para robôs e apresenta um modelo composto pelos operadores básicos de reprodução e mutação, acrescido de um novo operador duplo de refinamento capaz de aperfeiçoar as melhores soluções encontradas através da eliminação de movimentos inúteis. Além disso, o calculo da rota de cada robô adota um método de geração de subtrechos, ou seja, não calcula apenas uma unica rota que conecta os pontos inicial e final do cenário, mas sim várias pequenas subrotas que conectadas formam um caminho único capaz de levar o robô ao estado objetivo. Neste trabalho foram desenvolvidos dois cenários, para avaliação da sua escalabilidade: o primeiro consiste em um cenário simples composto apenas por um robô, um obstáculo movel e alguns obstáculos fixos; já o segundo, apresenta um cenário mais robusto, mais amplo, composto por múltiplos robôs e diversos obstáculos fixos e moveis. Ao final, testes de desempenho comparativos foram efetuados entre a abordagem baseada em Algoritmos Genéticos e o Algoritmo A*. Como critério de comparação foi utilizado o tamanho das rotas obtidas nas vinte simulações executadas em cada abordagem. A analise dos resultados foi especificada através do Teste t de Student.

Exploração de escalonamentos óptimos na gestão de exames médicos

Uma das áreas de aplicação da optimização é a Engenharia Biomédica, pois a optimização intervém no estudo de próteses e implantes, na reconstrução tomográfica, na mecânica experimental, entre outras aplicações. Este projecto tem como principal objectivo a criação de um novo programa de marcação de exames médicos a fim de minimizar o tempo de espera na realização dos mesmos. É efectuada uma breve referência à teoria da optimização bem como à optimização linear e não-linear, aos algoritmos genéticos, que foram usados para a realização deste trabalho. É também apresentado um caso de estudo, formulado como um problema de optimização não linear com restrições. Com este estudo verificou-se que o escalonamento de exames médicos nunca poderá ser optimizado a 100por cento devido à quantidade de variáveis existentes, sendo que algumas delas não são passíveis de prever com antecedência.

Marketing computacional: diseño automático de productos

El objetivo de este proyecto es desarrollar una aplicación multiplataforma que, dadas las preferencias de los clientes por las posibles características que se pueden dar a un producto, y dados los productos que vende la competencia, decida las características del producto a vender para que éste obtenga el mayor número de clientes, bien de manera inmediata, o bien a largo plazo. La solución óptima de este tipo de problemas es intratable, ya que no se pueden resolver en tiempo polinómico, por lo que nosotros utilizamos soluciones heurísticas, concretamente: algoritmos genéticos, algoritmos minimax, algoritmos de aprendizaje automático y algoritmos de interpolación. Además, realizamos un caso de estudio con datos reales obtenidos a través de una serie de encuestas utilizando una plataforma web, concretamente de la empresa Feebbo, que nos permitió obtener resultados sobre las preferencias de más de 500 encuestados. Las preguntas de las encuestas se centraron en un tipo de producto en particular, en nuestro caso teléfonos móviles.