Tratamiento consistente de restricciones e impacto en dinámica de sistemas multicuerpo

Esta tesis está enmarcada en el estudio de diferentes procedimientos numéricos para resolver la dinámica de un sistema multicuerpo sometido a restricciones e impacto, que puede estar compuesto por sólidos rígidos y deformables conectados entre sí por diversos tipos de uniones. Dentro de los métodos numéricos analizados se presta un especial interés a los métodos consistentes, los cuales tienen por objetivo que la energía calculada en cada paso de tiempo, para un sistema mecánico, tenga una evolución coherente con el comportamiento teórico de la energía. En otras palabras, un método consistente mantiene constante la energía total en un problema conservativo, y en presencia de fuerzas disipativas proporciona un decremento positivo de la energía total. En esta línea se desarrolla un algoritmo numérico consistente con la energía total para resolver las ecuaciones de la dinámica de un sistema multicuerpo. Como parte de este algoritmo se formulan energéticamente consistentes las restricciones y el contacto empleando multiplicadores de Lagrange, penalización y Lagrange aumentado. Se propone también un método para el contacto con sólidos rígidos representados mediante superficies implícitas, basado en una restricción regularizada que se adaptada adecuadamente para el cumplimiento exacto de la restricción de contacto y para ser consistente con la conservación de la energía total. En este contexto se estudian dos enfoques: uno para el contacto elástico puro (sin deformación) formulado con penalización y Lagrange aumentado; y otro basado en un modelo constitutivo para el contacto con penetración. En el segundo enfoque se usa un potencial de penalización que, en ausencia de componentes disipativas, restaura la energía almacenada en el contacto y disipa energía de forma consistente con el modelo continuo cuando las componentes de amortiguamiento y fricción son consideradas. This thesis focuses on the study of several numerical procedures used to solve the dynamics of a multibody system subjected to constraints and impact. The system may be composed by rigid and deformable bodies connected by different types of joints. Within this framework, special attention is paid to consistent methods, which preserve the theoretical behavior of the energy at each time step. In other words, a consistent method keeps the total energy constant in a conservative problem, and provides a positive decrease in the total energy when dissipative forces are present. A numerical algorithm has been developed for solving the dynamical equations of multibody systems, which is energetically consistent. Energetic consistency in contacts and constraints is formulated using Lagrange multipliers, penalty and augmented Lagrange methods. A contact methodology is proposed for rigid bodies with a boundary represented by implicit surfaces. The method is based on a suitable regularized constraint formulation, adapted both to fulfill exactly the contact constraint, and to be consistent with the conservation of the total energy. In this context two different approaches are studied: the first applied to pure elastic contact (without deformation), formulated with penalty and augmented Lagrange; and a second one based on a constitutive model for contact with penetration. In this second approach, a penalty potential is used in the constitutive model, that restores the energy stored in the contact when no dissipative effects are present. On the other hand, the energy is dissipated consistently with the continuous model when friction and damping are considered.

Modelado de un servicio de M-Salud basado en dinámica de sistemas

En términos generales, m-salud puede definirse como el conjunto de sistemas de información, sensores médicos y tecnologías de comunicaciones móviles para el cuidado de la salud. La creciente disponibilidad, miniaturización, comportamiento, velocidades de transmisión de datos cada vez mayores y la esperada convergencia de tecnologías de red y comunicaciones inalámbricas en torno a los sistemas de salud móviles están acelerando el despliegue de estos sistemas y la provisión de servicios de m-salud, como por ejemplo, la teleasistencia móvil. El concepto emergente de m-salud conlleva retos importantes (estudios técnicos, análisis, modelado de la provisión de servicios, etc.) que hay que afrontar para impulsar la evolución de los sistemas y servicios de e-salud ofrecidos desde tecnologías de telecomunicación que utilizan acceso por cable y redes fijas, hacia configuraciones móviles e inalámbricas de última generación. En este trabajo se analizará primeramente el significado e implicaciones de m-salud y la situación en la que se encuentra; los retos a los que hay que enfrentarse para su implantación y provisión así como su tendencia. De los múltiples y diferentes servicios que se pueden proveer se ha identificado el servicio de Localización de Personas LoPe, lanzado por Cruz Roja en febrero de 2007, para teleasistencia móvil y que permite conocer en todo momento la ubicación de la persona que porta su dispositivo asociado. Orientado a personas con discapacidad, en situación de riesgo o dependencia por deterioro cognitivo, tiene como objetivo ayudarlas a recuperar su autonomía personal. La provisión de este servicio se modelará mediante dinámica de sistemas, ya que esta teoría se considera idónea para modelar sistemas complejos que evolucionan con el tiempo. El resultado final es un modelo que implementado a través de la herramienta Studio 8® de la compañía noruega Powersim Software AS nos ha permitido analizar y evaluar su comportamiento a lo largo del tiempo, además de permitirnos extraer conclusiones sobre el mismo y plantear futuras mejoras sobre el servicio. ABSTRACT. In general terms, m-health can be defined as “mobile computing, medical sensor, and communications technologies for health care.” The increased availability, miniaturization, performance, enhanced data rates, and the expected convergence of future wireless communication and network technologies around mobile health systems are accelerating the deployment of m-health systems and services, for instance, mobile telecare. The emerging concept of m-health involves significant challenges (technical studies, analysis, modeling of service provision, etc.) that must be tackled to drive the development of e-health services and systems offered by telecommunication technologies that use wired and fixed networks towards wireless and mobile new generation networks. Firstly, in this master’s thesis, the meaning and implications of m-health and its current situation are analyzed. This analysis also includes the challenges that must be tackled for the implementation and provision of m-health technologies and services and the m-health trends. Among the many different m-health services already delivered, the Localización de Personas LoPe service has been identified to work with it. This service, launched by Spanish Red Cross in February 2007, enables to locate people who carry the associated device. It’s aimed at people with disabilities, at risk or dependency due to cognitive impairment and helps them to recover their personal autonomy. The provision of this service will be modeled with system dynamics considering that this theory suits very well the modeling of complex systems which evolve over time. The final result is a system dynamics model of the service implemented with Studio 8® tool developed by Powersim Software AS, a Norwegian company. This model has allowed us to analyze and evaluate its behaviour over time, as well as to draw conclusions and to consider some future improvements in the service.

Modelo para gestionar el conocimiento en el sector textil de Medellín, empleando dinámica de sistemas

Este artículo evalúa la relación de causalidad entre la gestión del conocimiento y las capacidades de innovación tecnológica, y el efecto de esta relación sobre los resultados operacionales del sector textil en la ciudad de Medellín. Se empleó la metodología de dinámica de sistemas, con simulación de esce­narios para valorar las condiciones actuales de las organizaciones del sector en términos de acumulación de conocimiento y capacidades. La información se obtuvo mediante entrevistas a expertos y acceso a información especializada del sector. Se evidencia que una mejora de la relación entre la gestión del conocimiento e innovación tecnológica genera un incremento aproximado del 15% en los ingresos operacionales del sector. Asimismo, se encontró que a medida que las variables comunes de interés (Es­trategias organizacionales, canales de comunicación, formación, cultura, acciones de fortalecimiento en I+D), se acercan a los valores deseados, la acumulación de conocimiento y de capacidades de innovación tecnológica alcanzan los valores objetivos.

Aplicación de una herramienta de modelado en dinámica de sistemas para la estimación de costos de proyectos en licitaciones de servicios de ingeniería de software y sistemas de información en Colombia

51 p.

Aproximación al desarrollo de un sistema de transporte masivo a través de la dinámica de sistemas

El porvenir social y económico de una ciudad depende, en gran medida, de la eficiencia de su sistema de transporte; esto se ve reflejado en la capacidad de transportar personas y bienes de una forma sostenible, con los recursos disponibles. En la actualidad se encuentran en desarrollo sistemas de transporte masivo tipo Bus Rapid Transit [BRT] en siete ciudades colombianas, situación que genera la necesidad de dar seguimiento a su progreso y al crecimiento de su participación en la demanda de viajes unipersonales. El siguiente trabajo busca, a través de una simulación en dinámica de sistemas, describir el desarrollo de un sistema de transporte masivo, con el fin de otorgar una visión acerca del impacto de los parámetros operativos y la reinversión en el sistema y en el desarrollo e incremento de su demanda. Se plantean tres escenarios para evaluar diferentes políticas operativas y de reinversión en el sistema, analizando el comportamiento en su desarrollo.

Dinâmica de sistemas integrados de manejo de um solo no desenvolvimento da cultura do milho.

O presente estudo objetivou avaliar a dinâmica de sistemas integrados de manejo de um Latossolo Amarelo no desenvolvimento da cultura do milho. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com quatro repetições. Os tratamentos foram compostos por três cultivos de milho, em sistema de integração Lavoura-Pecuária-Floresta (iLPF) (consorciado com Brachiaria ruziziensis e intercalado com eucalipto), sistema Santa Fé (cultivo integrado com Brachiaria ruziziensis) e em sistema Convencional. Foi realizada a determinação da altura (m) de planta e espiga do milho, teor de umidade dos grãos (%), produtividade de grãos (kg.ha-1, saca.ha-1 e kg.planta-1) e número de plantas.ha-1. A altura de planta e a altura de espiga não apresentaram diferença em função dos sistemas utilizados. Os sistemas iLPF e Santa Fé obtiveram os maiores valores de produção (kg.ha-1; saca.ha-1), não diferindo entre si. Proporcionaram também maior produção por indivíduo, sendo cerca de 36% superior à obtida no sistema Convencional. A Brachiaria ruziziensis consorciada com milho favoreceu o aumento na produção de grãos por área e por indivíduo em comparação ao sistema Convencional.

Dinâmica não linear de sistemas de levitação magnética

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Balanced Scorecard Dinâmico: Uma Proposta de Modelação da Dinâmica das Organizações

O Balanced Scorecard (BSC) tem vindo a revelar-se um conceito popular como ferramenta de suporte à descrição e implementação da estratégia organizacional. Esta abordagem propõe que os gestores se foquem no desenvolvimento e utilização dum número reduzido de indicadores críticos de desempenho, financeiros e não financeiros, que combinam diferentes disciplinas e perspectivas da organização e que estão articulados numa cadeia causal que explica de forma consistente o desempenho futuro de acordo com a estratégia formulada. Contudo, diversas dúvidas e críticas tem emergido relativamente à qualidade do processo de desenvolvimento do BSC e que colocam em causa a consistência e a validade da estrutura de indicadores que constitui o instrumento fundamental para o controlo da implementação da estratégia. Com o propósito de ultrapassar estes problemas, uma abordagem baseada na modelação e simulação dinâmica (dinâmica de sistemas) é proposta como suporte ao processo de desenvolvimento do BSC. Esta abordagem permite acelerar e melhorar a aprendizagem dos gestores acerca do processo de criação futura de valor que está associado à estratégia formulada e respectiva implementação, contribuindo assim para a validade e consistência da estrutura de indicadores do BSC.

Contributo para a utilização de modelos de simulação dinâmica no dimensionamento de processos de lamas activadas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Sanitária

Aspectos econômicos da produção e do risco nos sistemas agroflorestais e nos sistemas tradicionais de produçâo agrícola em tomé-açu, Pará - 2001 a 2003

Neste artigo, analisaram-se os fatores determinantes da produção dinâmica dos sistemas agroflorestais (SAF) e dos sistemas tradicionais de produção agrícola (ST), sob condições de risco, em pequenas e médias unidades produtivas nipo-brasileiras localizadas no Município de Tomé-Açu, Pará, no período de 2001 a 2003. Os resultados indicaram que todos os fatores, exceto a mão-de-obra contratada e as máquinas e equipamentos, afetam diretamente o Valor Bruto da Produção (VBP) dos SAF e dos ST; a variável dummy apresentou diferença cumulativa a menor no VBP dos SAF, de um ano para outro. A função de risco estimada apontou que os SAF apresentaram menor risco que os ST, evidenciando-se que a aplicação de insumos era fonte de redução de risco, mas a tecnologia adotada precisa ser adequada, pois se apresenta como fator de aumento de risco nos dois sistemas. Além disso, a dummy indicou que os SAF exibiram menor nível de risco que os ST. Nesse contexto, os resultados deixaram claro, ainda, que os produtores nipo-brasileiros eram avessos ao risco.

Uma metodologia unificada no domínio tempo para sistemas concentrados, discretos e distribuídos

A resposta impulso é utilizada como ferramenta padrão no estudo direto de sistemas concentrados, discretos e distribuídos de ordem arbitrária. Esta abordagem leva ao desenvolvimento de uma plataforma unificada para a obtenção de respostas dinâmicas. Em particular, as respostas forçadas dos sistemas são decompostas na soma de uma resposta permanente e de uma resposta livre induzida pelos valores iniciais da resposta permanente. A teoria desenvolve-se de maneira geral e direta para sistemas de n-ésima ordem, introduzindo-se a base dinâmica gerada pela resposta impulso na forma padrão e normalizada, sem utilizar-se a formulação de estado, através da qual reduz-se um sistema de ordem superior para um sistema de primeira ordem. Considerou-se sistemas de primeira ordem a fim de acompanhar-se os muitos resultados apresentados na literatura através da formulação de espaço de estado. Os métodos para o cálculo da resposta impulso foram classificados em espectrais, não espectrais e numéricos. A ênfase é dada aos métodos não espectrais, pois a resposta impulso admite uma fórmula fechada que requer o uso de três equações características do tipo algébrica, diferencial e em diferenças Realizou-se simulações numéricas onde foram apresentados modelos vibratórios clássicos e não clássicos. Os sistemas considerados foram sistemas do tipo concentrado, discreto e distribuído. Os resultados da decomposição da resposta dinâmica de sistemas concentrados diante de cargas harmônicas e não harmônicas foram apresentados em detalhe. A decomposição para o caso discreto foi desenvolvida utilizando-se os esquemas de integração numérica de Adams-Basforth, Strömer e Numerov. Para sistemas distribuídos, foi considerado o modelo de Euler-Bernoulli com força axial, sujeito a entradas oscilatórias com amplitude triangular, pulso e harmônica. As soluções permanentes foram calculadas com o uso da função de Green espacial. A resposta impulso foi aproximada com o uso do método espectral.

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.

Aprendizado de máquina em sistemas complexos multiagentes : estudo de caso em um ambiente sob racionalidade limitada

O presente trabalho investiga a relação entre aprendizado e dinâmica em sistemas complexos multiagentes. Fazemos isso através de estudos experimentais em um cenário de racionalidade limitada que situa-se na interesecção entre Inteligência Artificial, Economia e Física Estatística, conhecido como “Minority Game”. Apresentamos resultados experimentais sobre o jogo focando o estudo do cenário sob uma perspectiva de Aprendizado de Máquina. Introduzimos um novo algoritmo de aprendizado para os agentes no jogo, que chamamos de aprendizado criativo, e mostramos que este algoritmo induz uma distribuição mais eficiente de recursos entre os agentes. Este aumento de eficiência mostra-se resultante de uma busca irrestrita no espaço de estratégias que permitem uma maximização mais eficiente das distâncias entre estratégias. Analisamos então os efeitos dos parâmetros deste algoritmo no desempenho de um agente, comparando os resultados com o algoritmo tradicional de aprendizado e mostramos que o algoritmo proposto é mais eficiente que o tradicional na maioria das situações. Finalmente, investigamos como o tamanho de memória afeta o desempenho de agentes utilizando ambos algoritmos e concluímos que agentes individuais com tamanhos de memória maiores apenas obtém um aumento no desempenho se o sistema se encontrar em uma região ineficiente, enquanto que nas demais fases tais aumentos são irrelevantes - e mesmo danosos - à performance desses agentes.

Projetos de controladores para sistemas de potência utilizando LMI'S

A presente dissertação tem como objetivo estudar e aprimorar métodos de projetos de controladores para sistemas de potência, sendo que esse trabalho trata da estabilidade dinâmica de sistemas de potência e, portanto, do projeto de controladores amortecedores de oscilações eletromecânicas para esses sistemas. A escolha dos métodos aqui estudados foi orientada pelos requisitos que um estabilizador de sistemas de potência (ESP) deve ter, que são robustez, descentralização e coordenação. Sendo que alguns deles tiveram suas características aprimoradas para atender a esses requisitos. A abordagem dos métodos estudados foi restringida à análise no domínio tempo, pois a abordagem temporal facilita a modelagem das incertezas paramétricas, para atender ao requisito da robustez, e também permite a formulação do controle descentralizado de maneira simples. Além disso, a abordagem temporal permite a formulação do problema de projeto utilizando desigualdades matriciais lineares (LMI’s), as quais possuem como vantagem o fato do conjunto solução ser sempre convexo e a existência de algoritmos eficientes para o cálculo de sua solução. De fato, existem diversos pacotes computacionais desenvolvidos no mercado para o cálculo da solução de um problema de inequações matriciais lineares. Por esse motivo, os métodos de projeto para controladores de saída buscam sempre colocar o problema na forma de LMI’s, tendo em vista que ela garante a obtenção de solução, caso essa solução exista.