Control and Dynamics of Fractional Order Systems

Fractional Calculus (FC) goes back to the beginning of the theory of differential calculus. Nevertheless, the application of FC just emerged in the last two decades due to the progress in the area of nonlinear dynamics. This article discusses several applications of fractional calculus in science and engineering, namely: the control of heat systems, the tuning of PID controllers based on fractional calculus concepts and the dynamics in hexapod locomotion.

Design of Digital Fractional-Order Integrators and Differentiators by Least Squares

First IFAC Workshop on Fractional Differentiation and Its Application - 19-21 July 2004, Enseirb, Bordeaux, France - FDA'04

Short-Circuit Impedance of Power Transformers: the Fractional Order Calculus Approach

First IFAC Workshop on Fractional Differentiation and Its Application - 19-21 July 2004, Enseirb, Bordeaux, France - FDA'04

On the Estimation of the Short-Circuit Impedance of Power Transformers Using Fractional Order Calculus

This paper reports investigation on the estimation of the short circuit impedance of power transformers, using fractional order calculus to analytically study the influence of the diffusion phenomena in the windings. The aim is to better characterize the medium frequency range behavior of leakage inductances of power transformer models, which include terms to represent the magnetic field diffusion process in the windings. Comparisons between calculated and measured values are shown and discussed.

Improved Numerical Simulation for a Novel Adaptive Control Using Fractional Order Derivatives

A novel control technique is investigated in the adaptive control of a typical paradigm, an approximately and partially modeled cart plus double pendulum system. In contrast to the traditional approaches that try to build up ”complete” and ”permanent” system models it develops ”temporal” and ”partial” ones that are valid only in the actual dynamic environment of the system, that is only within some ”spatio-temporal vicinity” of the actual observations. This technique was investigated for various physical systems via ”preliminary” simulations integrating by the simplest 1st order finite element approach for the time domain. In 2004 INRIA issued its SCILAB 3.0 and its improved numerical simulation tool ”Scicos” making it possible to generate ”professional”, ”convenient”, and accurate simulations. The basic principles of the adaptive control, the typical tools available in Scicos, and others developed by the authors, as well as the improved simulation results and conclusions are presented in the contribution.

System Modeling and Control Through Fractional-Order Algorithms

The theory of fractional calculus goes back to the beginning of thr throry of differential calculus but its inherent complexity postponed the applications of the associated concepts. In the last decade the progress in the areas of chaos and fractals revealed subtle relationships with the fractional calculus leading to an increasing interest in the development of the new paradigm. In the area of automaticcontrol preliminary work has already been carried out but the proposed algorithms are restricted to the frequency domain. The paper discusses the design of fractional-order discrete-time controllers. The algorithms studied adopt the time domein, which makes them suited for z-transform analusis and discrete-time implementation. The performance of discrete-time fractional-order controllers with linear and non-linear systems is also investigated.

Interactional strategies between terminologist and domain specialist. Putting order into our universe: the concept of Blended Learning

A presente comunicação visa discutir as mais-valias de um desenho metodológico sustentado numa abordagem conceptual da Terminologia aplicado ao exercício de harmonização da definição do cenário educativo mais promissor do Ensino Superior actual: o blended learning. Sendo a Terminologia uma disciplina que se ocupa da representação, da descrição e da definição do conhecimento especializado através da língua a essência deste domínio do saber responde a uma necessidade fundamental da sociedade actual: putting order into our universe, nas palavras de Nuopponen (2011). No contexto descrito, os conceitos, enquanto elementos da estrutura do conhecimento (Sager, 1990) constituem um objecto de investigação de complexidade não despicienda, pois apesar do postulado de que a língua constitui uma ferramenta fundamental para descrever e organizar o conhecimento, o princípio isomórfico não pode ser tomado como adquirido. A abordagem conceptual em Terminologia propõe uma visão precisa do papel da língua no trabalho terminológico, sendo premissa basilar que não existe uma correspondência unívoca entre os elementos atomísticos do conhecimento e os elementos da expressão linguística. É pela razões enunciadas que as opções metodológicas circunscritas à análise do texto de especialidade serão consideradas imprecisas. Nesta reflexão perspectiva-se que o conceito-chave de uma abordagem conceptual do trabalho terminológico implica a combinação de um processo de elicitação do conhecimento tácito através de uma negociação discursiva orientada para o conceito e a análise de corpora textuais. Defende-se consequentemente que as estratégias de interacção entre terminólogo e especialista de domínio merecem atenção detalhada pelo facto de se reflectirem com expressividade na qualidade dos resultados obtidos. Na sequência do exposto, o modelo metodológico que propomos sustenta-se em três etapas que privilegiam um refinamento dessa interacção permitindo ao terminólogo afirmar-se como sujeito conceptualizador, decisor e interventor: (1) etapa exploratória do domínio-objecto de estudo; (2) etapa de análise onamasiológica de evidência textual e discursiva; (3) etapa de modelização e de validação de resultados. Defender-se-á a produtividade de uma sequência cíclica entre a análise textual e discursiva para fins onomasiológicos, a interacção colaborativa e a introspecção.

Question order and context effects on multi-items scales questions

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Estatística e Gestão de Informação

Symmetry and order parameter dynamics of the human odometer

Bipedal gaits have been classified on the basis of the group symmetry of the minimal network of identical differential equations (alias cells) required to model them. Primary bipedal gaits (e.g., walk, run) are characterized by dihedral symmetry, whereas secondary bipedal gaits (e.g., gallop-walk, gallop- run) are characterized by a lower, cyclic symmetry. This fact has been used in tests of human odometry (e.g., Turvey et al. in P Roy Soc Lond B Biol 276:4309–4314, 2009, J Exp Psychol Hum Percept Perform 38:1014–1025, 2012). Results suggest that when distance is measured and reported by gaits from the same symmetry class, primary and secondary gaits are comparable. Switching symmetry classes at report compresses (primary to secondary) or inflates (secondary to primary) measured distance, with the compression and inflation equal in magnitude. The present research (a) extends these findings from overground locomotion to treadmill locomotion and (b) assesses a dynamics of sequentially coupled measure and report phases, with relative velocity as an order parameter, or equilibrium state, and difference in symmetry class as an imperfection parameter, or detuning, of those dynamics. The results suggest that the symmetries and dynamics of distance measurement by the human odometer are the same whether the odometer is in motion relative to a stationary ground or stationary relative to a moving ground.

Strange Dynamics in a Fractional Derivative of Complex-Order Network of Chaotic Oscillators

We study the peculiar dynamical features of a fractional derivative of complex-order network. The network is composed of two unidirectional rings of cells, coupled through a "buffer" cell. The network has a Z3 × Z5 cyclic symmetry group. The complex derivative Dα±jβ, with α, β ∈ R+ is a generalization of the concept of integer order derivative, where α = 1, β = 0. Each cell is modeled by the Chen oscillator. Numerical simulations of the coupled cell system associated with the network expose patterns such as equilibria, periodic orbits, relaxation oscillations, quasiperiodic motion, and chaos, in one or in two rings of cells. In addition, fixing β = 0.8, we perceive differences in the qualitative behavior of the system, as the parameter c ∈ [13, 24] of the Chen oscillator and/or the real part of the fractional derivative, α ∈ {0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0}, are varied. Some patterns produced by the coupled system are constrained by the network architecture, but other features are only understood in the light of the internal dynamics of each cell, in this case, the Chen oscillator. What is more important, architecture and/or internal dynamics?

Os fatores influenciadores do intraempreendedorismo no profissional de secretariado

O presente trabalho propôs uma investigação qualitativa e exploratória, com o objetivo de identificar os fatores que influenciam o intraempreendedorismo no profissional de secretariado, dentro de uma organização e enquanto exerce a sua atividade. Este trabalho iniciou-se com o estudo do empreendedorismo e focou-se no intraempreendedorismo, consistindo na exploração deste conceito – fundamentação teórica. Posteriormente, foram desenvolvidas entrevistas semiestruturadas a oito secretárias de diversas empresas – investigação empírica. Através destas etapas, foi possível estudar os fatores do intraempreendedorismo da literatura, nomeadamente: a) os traços pessoais (personalidade pró-ativa, necessidade de realização, controlo e autoeficácia); b) a demografia (idade); c) as capacidades cognitivas (nível de escolaridade e experiência na área); d) o design do trabalho (tipo, autonomia, variedade e contactos com o exterior) e e) o contexto do trabalho (prémios, recursos, liderança e clima de trabalho) aplicados a este contexto específico. Neste grupo de profissionais verificou-se que determinados fatores parecem ter mais peso do que outros, dependendo de cada situação. Os traços pessoais, o design e o contexto do trabalho apontaram ter maior influência no desenvolvimento de comportamentos intraempreendedores das secretárias. Esta investigação contribuiu para o estudo da profissão, demonstrando que esta pode atuar de uma forma empreendedora.

Tendências de recompensas em empresas portuguesas

Esta dissertação tem como objetivo central conhecer os sistemas de recompensas em empresas portuguesas. Primeiramente é realizada uma abordagem aos conceitos subjacentes ao sistema de recompensas e, simultaneamente é exposta teoria sobre o tipo de recompensas mais utilizadas e como estas diferem consoante o cargo/função. Foi aplicado um inquérito por questionário a uma amostra de 144 empresas localizadas por todo o país. Foram testadas hipóteses de estudo capazes de permitir caraterizar o sistema de recompensas desenvolvido nas empresas em estudo. Os resultados do estudo permitem concluir que: 1) os sistemas de recompensas baseados na antiguidade estão atualmente em desuso, ao contrário dos sistemas de recompensas baseados na função/cargo, no desempenho e nas competências; 2) o principal objetivo do sistema de recompensas das empresas do estudo é a motivação dos colaboradores; 3) a conjugação das recompensas monetárias e não monetárias são as mais valorizadas pelas empresas; 4) predomina a compensação variável nos sistemas de recompensas das empresas bem como os incentivos mistos (individuais e de grupo); 5) predominam os incentivos de curto-prazo no sistema de recompensas; 6) o bónus anual é o incentivo mais utilizado; 7) os benefícios e alguns dos incentivos tendem a ser maiores à medida que se sobe na hierarquia funcional da empresa; 8) o benefício predominante é a atribuição de telemóvel e o seguro de saúde; 9) as formas de reconhecimento mais comuns são os prémios de desempenho, o feedback contínuo, as promoções e as placas comemorativas; 10) a maioria dos inquiridos acredita que as oportunidades de desenvolvimento de carreira é uma importante medida para a retenção dos colaboradores; 11) as oportunidades de desenvolvimento são mais utilizadas pelas empresas de maior dimensão e; 12) os benefícios sociais são considerados a componente mais importante para garantir a retenção dos colaboradores. Com base nestes resultados, na parte final da dissertação são apresentadas algumas implicações teóricas e práticas, algumas limitações do estudo, bem como pistas para investigações futuras.

Estudo e análise do sequenciamento de tarefas de produção: job shop scheduling

Esta dissertação apresenta um estudo sobre os problemas de sequenciamento de tarefas de produção do tipo job shop scheduling. Os problemas de sequenciamento de tarefas de produção pretendem encontrar a melhor sequência para o processamento de uma lista de tarefas, o instante de início e término de cada tarefa e a afetação de máquinas para as tarefas. Entre estes, encontram-se os problemas com máquinas paralelas, os problemas job shop e flow shop. As medidas de desempenho mais comuns são o makespan (instante de término da execução de todas as tarefas), o tempo de fluxo total, a soma dos atrasos (tardiness), o atraso máximo, o número de tarefas que são completadas após a data limite, entre outros. Num problema do tipo job shop, as tarefas (jobs) consistem num conjunto de operações que têm de ser executadas numa máquina pré-determinada, obedecendo a um determinado sequenciamento com tempos pré-definidos. Estes ambientes permitem diferentes cenários de sequenciamento das tarefas. Normalmente, não são permitidas interrupções no processamento das tarefas (preemption) e pode ainda ser necessário considerar tempos de preparação dependentes da sequência (sequence dependent setup times) ou atribuir pesos (prioridades) diferentes em função da importância da tarefa ou do cliente. Pretende-se o estudo dos modelos matemáticos existentes para várias variantes dos problemas de sequenciamento de tarefas do tipo job shop e a comparação dos resultados das diversas medidas de desempenho da produção. Este trabalho contribui para demonstrar a importância que um bom sequenciamento da produção pode ter na sua eficiência e consequente impacto financeiro.

Blood Donation in the Hospital de S. José. A 11-Year Retrospective Analysis of Deferrals and Exclusions

Background: Approximately 5% of the population donates blood each year in developed countries. Recruiting and maintaining a pool of altruistic and healthy blood donors is a challenging task. Blood donation as a dynamic process must naturally co-exist with the arguably essential deferrals. Aims: To analyse a 11-year cohort of donors and blood donations in order to determine the profile of the average donor and the typical donation. Characterize the donor’s population in terms of gender, age, number of donations, most common causes for deferral and exclusion and the possible relationships between them. Establish the tendency flow of donations per year. Methods: Analysis of 95861 blood donations from 31550 donors collected between 2000 and 2010 (11 years) in the Immunohemotherapy Department of the ‘‘Centro Hospitalar Lisboa Central - Hospital de Sa˜o Jose´’’ (Lisboa, Portugal). Prior to blood donation, donors were required to fill out a form of informed consent, a questionnaire of 21 ‘‘yes or no’’ questions and were submitted to a clinical assessment and physical examination including: measurement of weight, blood pressure, pulse and capillary hemoglobin levels. Post-donation, the collected blood was tested for ALT elevation and blood-borne viral agents (HBV, HCV, HIV 1 and 2 and HTLV 1 and 2) and other infections (Treponema pallidum). Blood donors and donations were registered in a database and statistically studied in terms of: gender and age distribution, number of donations, most common causes for deferral and exclusion. The frequency of blood donations throughout the period of observation was analyzed and statistically significant relationships between the collected variables were investigated. Results: From the population of 31550 donors 61% were male and a mean age of 41.5 years (± 12.5 years) was found. From the total of 95682 blood donations collected 78% were successful while the most common causes for deferral were: donation incompatible hemoglobin levels (5% of the blood donations and 22% of deferrals), ALT elevation (3% and 14%), positive blood screening test for Treponema pallidum (1% and 6%), medication (1% and 4%), positive serological blood markers for HBV (1% and 4%), endoscopy in the previous 12 months (1% and 3%), arterial hypertension (1% and 3%), infectious conditions (1% and 3%), influenza or influenza-like symptoms (1% and 2%) and positive serological blood markers for HCV (1% and 2%). Summary/Conclusions: Several factors may have contributed to a limited number of new regular donors in the population, namely: ageing population, the alienation of the individual from the community induced by modern lifestyles and job precariousness. It is of the utmost importance to refine our blood donation campaigns according to the existing population of donors. The optimization of the blood donation potential of a population of donors must be achieved through the development of reliable and consistent screening methods. In order to appeal to new donors it is important to promote blood donations considering the profile of the regular and healthy blood donor of the existing population.

Standarização no IKEA Industry de Paço de Ferreira

Standarização de um posto de trabalho não é mais que definir o melhor método de trabalho que vai ser seguido por todos os operadores que trabalham no mesmo. Uma vez definido esse método, é importante para uma empresa ter noção da produtividade que podem alcançar, dado que pode ser retirado a partir deste método, e é no seguimento disto que surge o estudo dos métodos e tempos, mais concretamente o estudo dos tempos por cronometragem. A aplicação deste estudo foi despoletada pela necessidade do IKEA Industry de Paços de Ferreira, em dar o próximo passo na standarização dos seus postos de trabalho, área a área, e da necessidade de terem uma pessoa em cada área que analisa-se o trabalho que estava a ser feito e calcula-se o tempo de cada rotina. Neste documento, é realizada uma interligação entre os conceitos teóricos que o método exige, como todo o conjunto de fórmulas, restrições, análises e ponderações, com o contexto laboral onde o mesmo foi aplicado e a estratégia desenvolvida pelo IKEA na realização do estudo. O estudo dos métodos e tempos por cronometragem, de todos os métodos existentes, pode ser considerado o mais completo e complexo, uma vez que é mais que observar, registar e retirar uma média ponderada das observações. Este método baseia-se num modelo matemático, que interliga uma série de conceitos e que tem sempre o operador em consideração, seja na avaliação e análise das tarefas que requerem mais esforço dos mesmos, físico ou psicológico, seja em termos de tempos de pausas pessoais que a lei obriga a que as empresas deem. Este detalhe, neste método, é de grande importância, uma vez que a standarização é sempre vista pelos operadores como uma punição. As desvantagens deste método estão no grau de conhecimento e capacidade de observação exigidas ao analista para o executar. Melhor dizendo, um analista que vá executar este trabalho necessita observar muito bem a rotina de trabalho e conhecer onde começa, acaba e tudo o que a ela não pertence, antes de começar a registar seja que tempos forem. Para além disso, é exigido ao analista que perceba o ritmo de trabalho dos operadores através da observação dos mesmos, de modo a que ninguém seja prejudicado. E por fim, é necessária uma grande disponibilidade da parte do analista para retirar o máximo de observações possíveis. Com o intuito de facilitar esta análise, o IKEA Industry criou um ficheiro que compila toda a informação relacionada com o método, e uma explicação de todos os parâmetros que o analista necessita ter em atenção. Esta folha de trabalho foi validada à luz do método, como é possível verificar no decorrer do documento. Um detalhe importante a referir, é que por muito fidedigno que seja este método, tal como qualquer método de standarização, a mínima alteração da rotina de trabalho invalida de imediato o tempo total da rotina, tornando necessário realizar o estudo novamente. Uma vantagem do documento criado pelo IKEA, está na rápida adaptação a estas alterações, uma vez que, caso seja acrescentado ou removido um elemento à rotina, basta alterar o documento, observar e cronometrar os operadores a executar esse novo elemento, e quase automaticamente é definido um novo tempo total padronizado na rotina. Este documento foi criado para fins académicos e de conclusão de um grau académico, mas o estudo quando aplicado na empresa deu origem a contratações, o que só por si mostra as vantagens e impacto que o mesmo pode ter em contexto laboral. Em termos de produtividade, uma vez que a sua aplicação não foi executada a tempo de ser estudada neste documento, não foi possível avaliar a mesma.