Hamilton-Jacobi formulation for singular systems with second-order Lagrangians

Recently, the Hamilton-Jacobi formulation for first-order constrained systems has been developed. In such formalism the equations of motion are written as total differential equations in many variables. We generalize the Hamilton-Jacobi formulation for singular systems with second-order Lagrangians and apply this new formulation to Podolsky electrodynamics, comparing with the results obtained through Dirac's method.

On the solution of mathematical programming problems with equilibrium constraints

Mathematical programming problems with equilibrium constraints (MPEC) are nonlinear programming problems where the constraints have a form that is analogous to first-order optimality conditions of constrained optimization. We prove that, under reasonable sufficient conditions, stationary points of the sum of squares of the constraints are feasible points of the MPEC. In usual formulations of MPEC all the feasible points are nonregular in the sense that they do not satisfy the Mangasarian-Fromovitz constraint qualification of nonlinear programming. Therefore, all the feasible points satisfy the classical Fritz-John necessary optimality conditions. In principle, this can cause serious difficulties for nonlinear programming algorithms applied to MPEC. However, we show that most feasible points do not satisfy a recently introduced stronger optimality condition for nonlinear programming. This is the reason why, in general, nonlinear programming algorithms are successful when applied to MPEC.

Phase constraint for the waves diffracted by lossless symmetrical gratings at Littrow mount

The energy conservation of grating diffraction is analyzed in a particular condition of incidence in which two incident waves reach a symmetrical grating from the two sides of the grating normal at the first-order Littrow mounting. In such a situation the incident waves generate an interference pattern with the same period as the grating. Thus in each direction of diffraction, interference occurs between two consecutive diffractive orders of the symmetrical incident waves. By applying only energy conservation and the geometrical symmetry of the grating profile to this problem it is possible to establish a general constraint for the phases and amplitudes of the diffracted orders of the same incident wave. Experimental and theoretical results are presented confirming the obtained relations. © 2006 Optical Society of America.

Decentralized AC power flow for real-time multi-TSO power system operation

This paper adjusts decentralized OPF optimization to the AC power flow problem in power systems with interconnected areas operated by diferent transmission system operators (TSO). The proposed methodology allows finding the operation point of a particular area without explicit knowledge of network data of the other interconnected areas, being only necessary to exchange border information related to the tie-lines between areas. The methodology is based on the decomposition of the first-order optimality conditions of the AC power flow, which is formulated as a nonlinear programming problem. To allow better visualization of the concept of independent operation of each TSO, an artificial neural network have been used for computing border information of the interconnected TSOs. A multi-area Power Flow tool can be seen as a basic building block able to address a large number of problems under a multi-TSO competitive market philosophy. The IEEE RTS-96 power system is used in order to show the operation and effectiveness of the decentralized AC Power Flow. ©2010 IEEE.

Scales, Universality and Finite-Range Correction in Three-body Systems

The scale invariance manifested by the weakly-bound Efimov states implies that all the Efimov spectrum can be merged in a single scaling function. By considering this scaling function, the ratio between two consecutive energy levels, E3 (N+1) and E3 (N), can be obtained from a two-body low-energy observable (usually the scattering length a), given in units of the three-body energy level N. The zero-ranged scaling function is improved by incorporating finite range corrections in first order of r0/a (r0 is the potential effective range). The critical condition for three-identical bosons in s-wave, when the excited E3 (N+1) state disappears in the 2 + 1 threshold, is given by √E2/E3 (N) ≈ 0.38+0.12(r0/a). © 2012 Springer-Verlag.

Reducing the conservatism of LMI-based stabilisation conditions for TS fuzzy systems using fuzzy Lyapunov functions

In this article, the fuzzy Lyapunov function approach is considered for stabilising continuous-time Takagi-Sugeno fuzzy systems. Previous linear matrix inequality (LMI) stability conditions are relaxed by exploring further the properties of the time derivatives of premise membership functions and by introducing slack LMI variables into the problem formulation. The relaxation conditions given can also be used with a class of fuzzy Lyapunov functions which also depends on the membership function first-order time-derivative. The stability results are thus extended to systems with large number of rules under membership function order relations and used to design parallel-distributed compensation (PDC) fuzzy controllers which are also solved in terms of LMIs. Numerical examples illustrate the efficiency of the new stabilising conditions presented. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Análise não suave e aplicações em otimização

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de métodos analíticos para estudos de estabilidade para fluconazol cápsulas

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

Influência de parâmetros espaciais sobre potenciais corticais provocados visuais gerados por estimulação pseudoaleatória

As contribuições dos mecanismos de detecção de contraste ao potencial cortical provocado visual (VECP) têm sido investigadas com o estudo das funções de resposta ao contraste e de resposta à frequência espacial. Anteriormente, o uso de sequências-m para o controle da estimulação era restrito à estimulação eletrofisiológica multifocal que, em alguns aspectos, se diferencia substancialmente do VECP convencional. Estimulações únicas com contraste espacial controlado por sequências-m não foram extensivamente estudadas ou comparadas às respostas obtidas com as técnicas multifocais. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da frequência espacial e do contraste de redes senoidais no VECP gerado por estimulação pseudoaleatória. Nove sujeitos normais foram estimulados por redes senoidais acromáticas controladas por uma sequência-m binária pseudoaleatória em 7 frequências espaciais (0,4 a 10 cpg) em 3 tamanhos diferentes (4º, 8º e 16º de ângulo visual). Em 8º, foram testados adicionalmente seis níveis de contraste (3,12% a 99%). O kernel de primeira ordem não forneceu respostas consistentes com sinais mensuráveis através das frequências espaciais e dos contrastes testados – o sinal foi muito pequeno ou ausente – enquanto o primeiro e o segundo slice do kernel de segunda ordem exibiram respostas bastante confiáveis para as faixas de estímulo testadas. As principais diferenças entre os resultados obtidos com o primeiro e o segundo slice do kernel de segunda ordem foram o perfil das funções de amplitude versus contraste e de amplitude versus frequência espacial. Os resultados indicaram que o primeiro slice do kernel de segunda ordem foi dominado pela via M, porém para algumas condições de estímulo, pôde ser percebida a contribuição da via P. Já o segundo slice do kernel de segunda ordem refletiu contribuição apenas da via P. O presente trabalho estende achados anteriores sobre a contribuição das vias visuais ao VECP gerado por estimulação pseudoaleatória para uma grande faixa de frequências espaciais.

Inversão de momentos de fonte em métodos potenciais

A inversão de momentos de fonte gravimétrica tridimensional é analisada em duas situações. Na primeira se admite conhecer apenas a anomalia. Na segunda se admite conhecer, além da anomalia, informação a priori sobre o corpo anômalo. Sem usar informação a priori, mostramos que é possível determinar univocamente todo momento, ou combinação linear de momentos, cujo núcleo polinomial seja função apenas das coordenadas Cartesianas que definem o plano de medida e que tenha Laplaciano nulo. Além disso, mostramos que nenhum momento cujo núcleo polinomial tenha Laplaciano não nulo pode ser determinado. Por outro lado, informação a priori é implicitamente introduzida se o método de inversão de momentos se baseia na aproximação da anomalia pela série truncada obtida de sua expansão em multipolos. Dado um centro de expansão qualquer, o truncamento da série impõe uma condição de regularização sobre as superfícies equipotenciais do corpo anômalo, que permite estimar univocamente os momentos e combinações lineares de momentos que são os coeficientes das funções-bases da expansão em multipolos. Assim, uma distribuição de massa equivalente à real é postulada, sendo o critério de equivalência especificado pela condição de ajuste entre os campos observado e calculado com a série truncada em momentos de uma ordem máxima pré-estabelecida. Os momentos da distribuição equivalente de massa foram identificados como a solução estacionária de um sistema de equações diferenciais lineares de 1a. ordem, para a qual se asseguram unicidade e estabilidade assintótica. Para a série retendo momentos até 2a. ordem, é implicitamente admitido que o corpo anômalo seja convexo e tenha volume finito, que ele esteja suficientemente distante do plano de medida e que a sua distribuição espacial de massa apresente três planos ortogonais de simetria. O método de inversão de momentos baseado na série truncada (IMT) é adaptado para o caso magnético. Para este caso, mostramos que, para assegurar unicidade e estabilidade assintótica, é suficiente pressupor, além da condição de regularização, a condição de que a magnetização total tenha direção e sentido constantes, embora desconhecidos. O método IMT baseado na série de 2a. ordem (IMT2) é aplicado a anomalias gravimétricas e magnéticas tridimensionais sintéticas. Mostramos que se a fonte satisfaz as condições exigidas, boas estimativas da sua massa ou vetor momento de dipolo anômalo total, da posição de seu centro de massa ou de momento de dipolo e das direções de seus três eixos principais são obtidas de maneira estável. O método IMT2 pode falhar parcialmente quando a fonte está próxima do plano de medida ou quando a anomalia tem efeitos localizados e fortes de um corpo pequeno e raso e se tenta estimar os parâmetros de um corpo grande e profundo. Definimos por falha parcial a situação em que algumas das estimativas obtidas podem não ser boas aproximações dos valores verdadeiros. Nas duas situações acima descritas, a profundidade do centro da fonte (maior) e as direções de seus eixos principais podem ser erroneamente estimadas, embora que a massa ou vetor momento de dipolo anômalo total e a projeção do centro desta fonte no plano de medida ainda sejam bem estimados. Se a direção de magnetização total não for constante, o método IMT2 pode fornecer estimativas erradas das direções dos eixos principais (mesmo se a fonte estiver distante do plano de medida), embora que os demais parâmetros sejam bem estimados. O método IMT2 pode falhar completamente se a fonte não tiver volume finito. Definimos por falha completa a situação em que qualquer estimativa obtida pode não ser boa aproximação do valor verdadeiro. O método IMT2 é aplicado a dados reais gravimétricos e magnéticos. No caso gravimétrico, utilizamos uma anomalia situada no estado da Bahia, que se supõe ser causada por um batólito de granito. Com base nos resultados, sugerimos que as massas graníticas geradoras desta anomalia tenham sido estiradas na direção NNW e adelgaçadas na direção vertical durante o evento compressivo que causou a orogênese do Sistema de Dobramentos do Espinhaço. Além disso, estimamos que a profundidade do centro de massa da fonte geradora é cerca de 20 km. No caso magnético, utilizamos a anomalia de um monte submarino situado no Golfo da Guiné. Com base nos resultados, estimamos que o paleopolo magnético do monte submarino tem latitude 50°48'S e longitude 74°54'E e sugerimos que não exista contraste de magnetização expressivo abaixo da base do monte submarino.

Processamento interpretativo de dados magnetométricos e inversão de dados gravimétricos aplicados à prospecção de hidrocarbonetos

Apresentamos dois métodos de interpretação de dados de campos potenciais, aplicados à prospecção de hidrocarbonetos. O primeiro emprega dados aeromagnéticos para estimar o limite, no plano horizontal, entre a crosta continental e a crosta oceânica. Este método baseia-se na existência de feições geológicas magnéticas exclusivas da crosta continental, de modo que as estimativas das extremidades destas feições são usadas como estimativas dos limites da crosta continental. Para tanto, o sinal da anomalia aeromagnética na região da plataforma, do talude e da elevação continental é amplificado através do operador de continuação analítica para baixo usando duas implementações: o princípio da camada equivalente e a condição de fronteira de Dirichlet. A maior carga computacional no cálculo do campo continuado para baixo reside na resolução de um sistema de equações lineares de grande porte. Este esforço computacional é minimizado através do processamento por janelas e do emprego do método do gradiente conjugado na resolução do sistema de equações. Como a operação de continuação para baixo é instável, estabilizamos a solução através do funcional estabilizador de primeira ordem de Tikhonov. Testes em dados aeromagnéticos sintéticos contaminados com ruído pseudo-aleatório Gaussiano mostraram a eficiência de ambas as implementações para realçar os finais das feições magnéticas exclusivas da crosta continental, permitindo o delineamento do limite desta com a crosta oceânica. Aplicamos a metodologia em suas duas implementações a dados aeromagnéticos reais de duas regiões da costa brasileira: Foz do Amazonas e Bacia do Jequitinhonha. O segundo método delineia, simultaneamente, a topografia do embasamento de uma bacia sedimentar e a geometria de estruturas salinas contidas no pacote sedimentar. Os modelos interpretativos consistem de um conjunto de prismas bidimensionais verticais justapostos, para o pacote sedimentar e de prismas bidimensionais com seções verticais poligonais para as estruturas salinas. Estabilizamos a solução, incorporando características geométricas do relevo do embasamento e das estruturas salinas compatíveis com o ambiente geológico através dos estabilizadores da suavidade global, suavidade ponderada e da concentração de massa ao longo de direções preferenciais, além de vínculos de desigualdade nos parâmetros. Aplicamos o método a dados gravimétricos sintéticos produzidos por fontes 2D simulando bacias sedimentares intracratônicas e marginais apresentando densidade do pacote sedimentar variando com a profundidade segundo uma lei hiperbólica e abrigando domos e almofadas salinas. Os resultados mostraram que o método apresenta potencial para delinear, simultaneamente, as geometrias tanto de almofadas e domos salinos, como de relevos descontínuos do embasamento. Aplicamos o método, também, a dados reais ao longo de dois perfis gravimétricos sobre as Bacias de Campos e do Jequitinhonha e obtivemos interpretações compatíveis com a geologia da área.

Tratamento fotocatalítico de corante ácido usando filmes finos de vidro/Ti 'O IND. 2' e degradação fotoeletrocatalítica de corante vat sobre eletrodos de filmes finos de Ti/Ti 'O IND. 2'

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Zero-valent iron mediated degradation of ciprofloxacin - Assessment of adsorption, operational parameters and degradation products

The zero-valent iron (ZVI) mediated degradation of the antibiotic ciprofloxacin (CIP) was studied under oxic condition. Operational parameters such as ZVI concentration and initial pH value were evaluated. Increase of the ZVI concentration from 1 to 5 g L−1 resulted in a sharp increase of the observed pseudo-first order rate constant of CIP degradation, reaching a plateau at around 10 g L−1. The contribution of adsorption to the overall removal of CIP and dissolved organic carbon (DOC) was evaluated after a procedure of acidification to pH 2.5 with sulfuric acid and sonication for 2 min. Adsorption increased as pH increased, while degradation decreased, showing that adsorption is not important for degradation. Contribution of adsorption was much more important for DOC removal than for CIP. Degradation of CIP resulted in partial defluorination since the fluoride measured corresponded to 34% of the theoretical value after 120 min of reaction. Analysis by liquid chromatography coupled to mass spectrometry showed the presence of products of hydroxylation on both piperazine and quinolonic rings generating fluorinated and defluorinated compounds as well as a product of the piperazine ring cleavage.

Development and validation of first derivative spectrophotometric method for quantification of darunavir in tablets

Aims: Darunavir is widely used in HIV/AIDS therapy. It is a HIV protease inhibitor that has excellent efficacy against the virus. The aim of this study is to develop and validate an analytical method fast and free of interferences for determination of darunavir ethanolate as raw material and tablet dosage form. Methodology: As the formulation excipients show high interference in darunavir determination by a direct UV absorption measurement a derivative spectrophotometry was applied. A selective, easy and fast method was achieved employing simple and cheap instrumentation by using first-order derivative spectrophotometry. Results: The first-derivation of spectrum of the drug measured between 200 and 400 nm allowed identification of the analyte and showed absence of placebo interference. The assay was based on the absorbance at 276nm. The linear concentration range was established from 11 to 21 μg/mL. The intra-day and inter-day precision expressed as RSD was 0.06% and 3.75% respectively with mean recovery of 99.84%. Conclusion: The proposed analytical method is able to quantify darunavir as raw material and tablets and can be used routinely by any laboratory applying a spectrophotometer with a derivative accessory. The great difference of the method proposed here is that it proves to be free of placebo interferences as well as simple, fast and low cost.

Exercising the self : On the Role of Exercise, Gender and Culture in Physical Self-Perceptions

In modern society, individuals constantly pass judgments on their own body and physical competence as well as that of other people. All too often, the verdict is less favourable. For the person, these physical self-perceptions (PSP) may negatively affect global self-esteem, identity, and general mental well being. The overall aim of this thesis is to examine primarily the role that exercise, but also the roles that gender and culture, play in the formation of PSP. In Study I, using confirmatory factor analyses, strong support for the validity of a first-order, and a second-order hierarchical and multidimensional model of the Physical Self-Perception Profile (PSPP: Fox & Corbin, 1989) was found across three national samples (Great Britain, Sweden and Turkey) of university students. Cross-cultural differences were detected, with the British sample demonstrating higher latent means on all PSPP subdomains except for the physical condition subdomain (Condition), than the Swedish and Turkish samples. In Study II, a higher self-reported exercise frequency was associated with more positive PSP (in particular for Condition) and more importance attributed to PSP in Swedish university students. Males demonstrated higher overall PSPP-scores than females. In Study III, a true-experimental design with randomisation into an intervention and a control group was adopted. Strong support for the effects of an empowerment-based exercise intervention programme on PSP and social physique anxiety (SPA) over six months for adolescent girls was found. The relations of exercise, gender and culture with PSP, SPA and self-esteem are discussed from the standpoints of a variety of theoretical models (the EXSEM-model), and frameworks (self-presentation and objectification theory). The two theories of self-enhancement and skill-development are examined with regard to the direction of the exercise-physical self relationship and motivation for exercise. Arguments for the relevance of exercise and PSP for practitioners in promoting general mental well-being and preventing modern-day diseases are outlined.