Medidas maximizadoras para sistemas dinâmicos fracamente hiperbólicos

Dado um sistema dinâmico g : M → M e uma função A : M → R, chamada de observável, uma medida invariante v que satisfaz ƒ Adv = sup{ RAdµ ; µ ´e invariante para g} é chamada uma medida maximizadora. Neste trabalho vamos analisar medidas maximizadoras em duas classes de sistemas dinãmicos que apresentam pontos fixos indiferentes: Na primeira classe analisada, unidimensional, o sistema dinâmico ƒ é dado por um mapa expansor de grau 2 definido em [0, 1], apresentando derivada maior que 1 em todos os pontos com exceção do ponto fixo 0, onde tem derivada 1. O observável A é dado por uma função α-Hölder em cada ramo injetor, monótona em uma pequena vizinhança de zero. Na segunda classe analisada, bidimensional, o sistema dinâmico B é um mapa bijetor definido em [0, 1)×[0, 1) com o auxílio de uma função ƒ da classe anterior, apresentando ponto fixo indiferente na origem. Trata-se de uma variante fracamente hiperbólica da Baker Map. O observável A agora é uma função α-Hölder, e obedece a uma condição semelhante à monotonicidade do caso unidimensional em um vizinhança de (0, 0). Em ambos os casos mostraremos que a medida maximizadora, se for única, será uma medida unicamente ergódica. O passo mais importante nesta direção, que constitui-se em um resultado de interesse próprio, e que tomará a maior parte de nosso tempo, será, nos dois casos, a obtenção e o estudo da regularidade de uma função a valores reais S, chamada de função de subação, que obedecerá a desigualdade S o g ≥ S + A − m. Em ambos os casos mostraremos que S existe e é α-Hölder-contínua.

Estruturas organizacionais, inovação tecnológica e terceirização em ambientes dinâmicos

Trata da estrutura de setores e empresas operando em ambientes dinâmicos. Estuda a estrutura organizacional mais adequada ao tipo de inovação tecnológica a ser obtido. Aborda também os riscos inerentes às decisões de terceirização realizadas nestes ambientes

Desenvolvimento de um simulador genérico de processos dinâmicos

Simulador de processos é uma ferramenta valiosa, pois possibilita desde a validação de projetos e sua operabilidade prática até aumentos de produção e redução de custos. Devido a estes e outros fatores, o interesse industrial em técnicas e pacotes computacionais para a modelagem, simulação e otimização de processos tem crescido muito nos últimos anos. Juntamente com este interesse cresce a qualidade das ferramentas disponíveis no mercado para tal, mas estas ainda não satisfazem totalmente as expectativas de seus usuários. Este trabalho consiste no projeto de um novo simulador genérico para processos dinâmicos que satisfaça os usuários de forma mais completa do que os disponíveis atualmente no mercado. Para tanto, foram reunidas e, quando necessário, desenvolvidas novas técnicas relativas à descrição, análise e solução de problemas dinâmicos. Uma nova linguagem de modelagem orientada a objetos e um sistema de tradução da representação nesta linguagem para sistemas de equações foram propostos. Métodos de análise dos sistemas de equações provenientes da modelagem foram desenvolvidos com o intuito de auxiliar o usuário na detecção de erros de modelagem. Algoritmos para solução de sistemas dinâmicos e estacionários foram reunidos e uma arquitetura interna foi proposta. Por fim, o sistema como um todo foi testado através de sua aplicação em problemas típicos e outros que não podem ser resolvidos diretamente com os pacotes computacionais disponíveis no mercado. O teste com os problemas práticos provou que a estrutura proposta é adequada e apresenta uma série de vantagens quando comparada com softwares largamente utilizados na simulação de processos.

Aplicação de jogo de empresas: um experimento com geração randômica de cenários em sistemas dinâmicos

Trata do desenvolvimento e experimentação prática de um aplicativo para jogo de empresas, baseado no acoplamento de um modelo empresarial genérico, construído dentro do paradigma de dinâmica de sistemas, com um modelo em aplicativo de planilhas, operando como um gerador randômico de cenários. Este aplicativo pode ser usado tanto na forma individual, como com vários participantes, de maneira individual ou em grupos, com a participação de um administrador. A geração automática e randômica de cenários num jogo de empresas, propicia um ambiente diferenciado às metas de aprendizado e treinamento dos participantes.

Visualização em tempo real de dados volumétricos dinâmicos usando hardware gráfico

Dados volumétricos temporais são usados na representação de fenômenos físicos em várias aplicações de visualização científica, pois tais fenômenos são complexos, alteram-se com o tempo e não possuem uma forma de representação definida. Uma solução é usar amostragens sobre um espaço de forma geométrica simples que contém o fenômeno (um cubo, por exemplo), discretizado ao longo de uma grade em células de mesmo formato e usualmente chamado de volume de amostragem. Este volume de amostragem representa um instante da representação do fenômeno e, para representar dados temporais, simplesmente enumera-se tantos volumes quanto forem as diferentes instâncias de tempo. Esta abordagem faz com que a representação seja extremamente custosa, necessitando de técnicas de representação de dados para comprimir e descomprimir os mesmos. Este trabalho apresenta uma nova abordagem para compressão de volumes de dados temporais que permite a visualização em tempo real destes dados usando hardware gráfico. O método de compressão usa uma representação hierárquica dos vários volumes de dados dentro da memória do hardware gráfico, referenciados pelo hardware como texturas 3D. O método de compressão tem melhor desempenho para dados volumétricos esparsos e com alto grau de coerência (espacial e temporal). A descompressão destes dados é feita por programas especiais que são executados no próprio hardware gráfico. Um estudo de caso usando o método de compressão/descompressão proposto é apresentado com dados provenientes do Projeto MAPEM (Monitoramento Ambiental em Atividades de Perfuração Exploratória Marítima). O objetivo do projeto é propor uma metodologia para o monitoramento dos efeitos das descargas de materiais no ecossistema marinho durante a perfuração de um poço de petróleo. Para estimar certos descarregamentos de fluidos, o projeto usa um simulador CFD que permite mostrar tais descarregamentos, gerando grades planares e uniformes 2D ou 3D em qualquer instante de tempo durante a simulação.

Planejamento de perturbações para a identificação de modelos dinâmicos

A identificação de modelos é determinante no sucesso das modernas técnicas de controle avançado de processos. Um modelo para o sistema pode ser obtido através de modelagem rigorosa, baseada em equações governantes do sistema ou através da modelagem empírica e estimação de parâmetros. Embora mais rápida e fácil, a modelagem empírica necessita de alguns testes de identificação nos quais as variáveis manipuladas são variadas de modo que resultem em variações nas variáveis controladas. Os testes de identificação podem apresentar custos muito elevados tendo em vista que o sistema pode sair de seu ponto normal de operação, gerando produtos com folga de especificação. Este fato ocorre porque usualmente as perturbações aplicadas nas variáveis manipuladas nas indústrias de processos são independentes umas das outras, aumentando a duração do teste de identificação. Desta forma, neste trabalho foi desenvolvida uma nova metodologia de projeto de perturbações simultâneas para a identificação de modelos dinâmicos baseada na direcionalidade do sistema, com o objetivo de fornecer dados mais ricos para se capturar corretamente o comportamento multivariável do sistema e manter o processo no ponto de operação normal. As perturbações são projetadas conforme as características de um modelo simplificado do processo, ou pré-modelo. Este modelo inicial é obtido essencialmente de dados históricos de planta, selecionados através de uma sistemática análise de correlação desenvolvida neste trabalho A metodologia proposta é composta de duas partes: a primeira parte diz respeito à análise dos dados históricos de planta para obtenção de informações prelimirares as quais são utilizadas no planejamento de perturbações, tais como amplitude do ruído de medida, correlação entre as variáveis de processo, constante de tempo do sistema e matriz de ganhos. E a segunda parte consiste no cálculo da amplitude das perturbações baseado nos resultados da primeira etapa do planejamento. Para sistemas mal-condicionados verificou-se que as perturbações planejadas pela metodologia removem menos a planta de seu ponto de operação gerando resultados mais consistentes em relação às perturbações tradicionais. Já para sistemas bem-condicionados, os resultados são semelhantes. A metodologia foi aplicada em uma unidade piloto experimental e numa unidade de destilação da PETROBRAS, cujos resultados apontam pouca remoção dos sistemas do ponto de operação e modelos consistentes. A validação dos modelos também foi contemplada na dissertação, uma vez que foi proposto um novo critério de validação que considera a derivada dos dados de planta e a do modelo e não apenas os dados de planta e os dados da simulação das saídas do modelo.

Modelos dinâmicos de hedging: um estudo sobre a volatilidade

Nesta dissertação estudamos diferentes modelos de hedging para uma opção plain vanilla comprada do tipo europeu. Este estudo nos leva a uma análise onde a volatilidade é uma variável de extrema importância em todos os modelos abordados. De natureza incerta e muitas vezes incompreensível, a volatilidade é uma peça fundamental pelo sucesso ou fracasso de muitos agentes financeiros. Os modelos em que trabalhamos o hedging da opção comprada são: o modelo Black& Scholes (1976) e o moldelo de Hoggard-Whaley-Wilmott (1994). A opção analisada é referente ao ativo base Itaú PN. Trabalhamos com uma série histórica do retorno dos preços de fechamento deste ativo de 02/01/1998 até 30/05/2011 de onde extraímos os parâmetros de volatilidade utilizados para as simulações do ativo base, gerando diferentes regimes de mercado. Por fim, realizamos o hedging com diferentes freqüências de ajustes e diferentes volatilidades de hedging com os modelos mencionados acima.

Método para gerenciamento de estratégias em ambiente de inovação disruptiva usando sistemas dinâmicos: o caso da implantação do cinema digital no Brasil

Uma das grandes preocupações da academia na área de Estratégia Empresarial é a evolução das teorias das inovações disruptivas versus inovações incrementais. Dentro destas discussões encaixam-se as teorias que estruturam a linha das inovações tecnológicas versus as inovações que alteram os modelos de negócios. Mais complexo é o estudo das inovações que alteram tanto as tecnologias quanto os modelos de negócios não só de algumas empresas, mas de toda uma cadeia produtiva. Esta dissertação propõe um método de antecipação das consequências que sofrerão todos os agentes de uma cadeia produtiva sob efeito de inovações disruptivas. Para lidar com a complexidade desta antevisão usamos o instrumental de sistemas dinâmicos e o pensamento sistêmico. Como estudo de caso, estamos analisamos a implantação do cinema digital no Brasil, a qual afeta toda a cadeia do áudio visual no país. No nosso referencial teórico sobre inovação utilizamos um encadeamento, não totalmente linear cronologicamente, de teorias composto pelos os conceitos de diversificação, descontinuidades tecnológicas, descontinuidades estratégicas, inovações disruptivas, modelos duais, reações organizacionais, organizações ambidestras, verticalização versus integração das cadeias produtivas e harmonização de modelos mentais. A presente dissertação discorre sobre estes fundamentos teóricos e usa o caso da implantação do Cinema Digital no Brasil como verificação empírica. A exibição digital está apresentando indícios de ser uma inovação disruptiva que altera tanto padrões tecnológicos como os modelos de negócios dos exibidores sendo, portanto, um campo adequado de verificação e extensão da teoria. Através do exame das estratégias possíveis das redes de exibidores de cinema no atual momento da digitalização no Brasil mostramos como elas podem vencer mais facilmente os desafios decorrentes do processo, aperfeiçoar os resultados econômicos e financeiros, minimizando o tempo de sua concretização e se tornarem ambidestras isto é, se prepararem para enfrentar um processo no qual muitas outras inovações ainda vão ocorrer estando, no momento, nas suas fases de gestação. A estrutura da dissertação foi construída com um maior detalhamento no início de sua parte metodológica pela utilização do instrumental sistêmico para facilitar o entendimento do projeto. Muita da literatura sobre inovações, descontinuidades e disrupções já se utilizava de uma forma de pensar sistêmica sem colocá-la sob este formato. Quando isto ocorreu de forma significativa em uma teoria importante para os nossos propósitos fizemos sua “tradução” para a simbologia sistêmica. Dentro deste objetivo, fazemos, já no capítulo 3, uma breve explanação sobre a forma de pensar em Sistemas Dinâmicos, a identificação de “loops” causais, de “delays” (atrasos) e das principais mudanças plausíveis ao longo do tempo. A seguir, no capítulo 4 fazemos uma revisão da teoria das inovações disruptivas, e no capítulo 5 mostramos como a implantação do cinema digital se encaixa nesta teoria e de como a cadeia inteira do audiovisual está sendo afetada de forma sistêmica, cuja complexidade pode ser manejada pela construção do mapa causal que relaciona as estratégias de todos os seus agentes ao longo do tempo. Este mapa causal é usado para antecipar comportamentos estratégicos dos componentes da cadeia audiovisual sob ambiente disruptivo. No capítulo 6, como contribuição teórica, propomos que esta forma de organizar a complexidade seja um processo perene a ser utilizado no mapeamento e previsão de outras mudanças em ambientes de inovações disruptivas aceleradas além de elencar recomendações estratégicas para a transformação das cadeias de exibição brasileiras em organizações ambidestras com capacidade de competir eficientemente com as cadeias internacionais que chegaram e ainda estão chegando ao país e que já são responsáveis hoje por aproximadamente 45% da receita de bilheteria de cinema no país. No capítulo 7 mostramos sugestões de aplicação do método a outras cadeias produtivas que estão no meio de processos disruptivos, as vantagens de sua adoção, limitações e aperfeiçoamentos futuros.

Controle preditivo de sistemas mistos lógicos-dinâmicos

O comportamento dinâmico de um sistema é tradicionalmente descrito por um modelo, em geral associado a um conjunto de equações diferenciais ou de equações de diferenças, onde as variáveis representam grandezas físicas. Sistemas complexos, principalmente na indústria de processos, incorporam elementos com comportamento dinâmico lógico, tais como atuadores e sensores ON-OFF (estados aberto/fechado) ou proposições lógicas (estados verdadeiro/falso). Estes sistemas são denominados “Sistemas Híbridos”, “Sistemas Mistos Lógicos-dinâmicos” ou, simplesmente, “Sistemas Mistos”. Neste trabalho, são apresentadas técnicas que, associando variáveis lógicas a estes elementos, e mediante a incorporação de restrições sobre as variáveis, permitem obter um modelo matemático do sistema misto. Neste caso, técnicas clássicas de controle não permitem a incorporação destas novas variáves e restrições. Como opção de controle de sistemas mistos, é então proposta e estudada uma técnica de controle preditivo baseado em modelo. São apresentados tanto a formulação teórica do problema de controle, quanto exemplos e simulações bem como um estudo de caso de sua aplicação sobre um sistema de equalização de uma planta de tratamento de efluentes.

Modelos dinâmicos e simulação estocástica

This paper presents new methodology for making Bayesian inference about dy~ o!s for exponential famiIy observations. The approach is simulation-based _~t> use of ~vlarkov chain Monte Carlo techniques. A yletropolis-Hastings i:U~UnLlllll 1::; combined with the Gibbs sampler in repeated use of an adjusted version of normal dynamic linear models. Different alternative schemes are derived and compared. The approach is fully Bayesian in obtaining posterior samples for state parameters and unknown hyperparameters. Illustrations to real data sets with sparse counts and missing values are presented. Extensions to accommodate for general distributions for observations and disturbances. intervention. non-linear models and rnultivariate time series are outlined.

Modelos dinâmicos não lineares e aplicações de quadratura gaussiana

We propose mo deIs to analyze animal growlh data wilh lhe aim of eslimating and predicting quanlities of Liological and economical interest such as the maturing rate and asymptotic weight. lt is also studied lhe effect of environmenlal facLors of relevant influence in the growlh processo The models considered in this paper are based on an extension and specialization of the dynamic hierarchical model (Gamerman " Migon, 1993) lo a non-Iinear growlh curve sdLillg, where some of the growth curve parameters are considered cxchangeable among lhe unils. The inferencc for thcse models are appruximale conjugale analysis Lascd on Taylor series cxpallsiulIs aliei linear Bayes procedures.

Sistema de detecção e isolamento de falhas em sistemas dinâmicos baseado em identificação paramétrica

The present research aims at contributing to the area of detection and diagnosis of failure through the proposal of a new system architecture of detection and isolation of failures (FDI, Fault Detection and Isolation). The proposed architecture presents innovations related to the way the physical values monitored are linked to the FDI system and, as a consequence, the way the failures are detected, isolated and classified. A search for mathematical tools able to satisfy the objectives of the proposed architecture has pointed at the use of the Kalman Filter and its derivatives EKF (Extended Kalman Filter) and UKF (Unscented Kalman Filter). The use of the first one is efficient when the monitored process presents a linear relation among its physical values to be monitored and its out-put. The other two are proficient in case this dynamics is no-linear. After that, a short comparative of features and abilities in the context of failure detection concludes that the UFK system is a better alternative than the EKF one to compose the architecture of the FDI system proposed in case of processes of no-linear dynamics. The results shown in the end of the research refer to the linear and no-linear industrial processes. The efficiency of the proposed architecture may be observed since it has been applied to simulated and real processes. To conclude, the contributions of this thesis are found in the end of the text

Detecção e isolamento de falhas em sistemas dinâmicos baseados em redes neurais

This master dissertation presents the development of a fault detection and isolation system based in neural network. The system is composed of two parts: an identification subsystem and a classification subsystem. Both of the subsystems use neural network techniques with multilayer perceptron training algorithm. Two approaches for identifica-tion stage were analyzed. The fault classifier uses only residue signals from the identification subsystem. To validate the proposal we have done simulation and real experiments in a level system with two water reservoirs. Several faults were generated above this plant and the proposed fault detection system presented very acceptable behavior. In the end of this work we highlight the main difficulties found in real tests that do not exist when it works only with simulation environments