Uma formulação por média-variância multi-período para o erro de rastreamento em carteiras de investimento.

Neste trabalho, deriva-se uma política de escolha ótima baseada na análise de média-variância para o Erro de Rastreamento no cenário Multi-período - ERM -. Referindo-se ao ERM como a diferença entre o capital acumulado pela carteira escolhida e o acumulado pela carteira de um benchmark. Assim, foi aplicada a metodologia abordada por Li-Ng em [24] para a solução analítica, obtendo-se dessa maneira uma generalização do caso uniperíodo introduzido por Roll em [38]. Em seguida, selecionou-se um portfólio do mercado de ações brasileiro baseado no fator de orrelação, e adotou-se como benchmark o índice da bolsa de valores do estado de São Paulo IBOVESPA, além da taxa básica de juros SELIC como ativo de renda fixa. Dois casos foram abordados: carteira composta somente de ativos de risco, caso I, e carteira com um ativo sem risco indexado à SELIC - e ativos do caso I (caso II).

Closed-Loop Deep Brain Stimulation: Bidirectional Neuroprosthetics for Tremor and BCI

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Assessing longwall support-roof interaction from shield leg pressure data

A concept has been developed where characteristic load cycles of longwall shields can describe most of the interaction between a longwall support and the roof. A characteristic load cycle is the change in support pressure with time from setting the support against the roof to the next release and movement of the support. The concept has been validated through the back-analysis of more than 500 000 individual load cycles in five longwall panels at four mines and seven geotechnical domains. The validation process depended upon the development of new software capable of both handling the large quantity of data emanating from a modern longwall and accurately delineating load cycles. Existing software was found not to be capable of delineating load cycles to a sufficient accuracy. Load-cycle analysis can now be used quantitatively to assess the adequacy of support capacity and the appropriateness of set pressure for the conditions under which a longwall is being operated. When linked to a description of geotechnical conditions, this has allowed the development of a database for support selection for greenfield sites. For existing sites, the load-cycle characteristic concept allows for a diagnosis of strata-support problem areas, enabling changes to be made to set pressure and mining strategies to manage better, or avoid, strata control problems. With further development of the software, there is the prospect of developing a system that is able to respond to changes in strata-support interaction in real time.

Degrees of freedom and motor planning in purposive movement

This paper presents empirical evidence suggesting that healthy humans can perform a two degree of freedom visuo-motor pursuit tracking task with the same response time delay as a one degree of freedom task. In contrast, the time delay of the response is influenced markedly by the nature of the motor synergy required to produce it. We suggest a conceptual account of this evidence based on adaptive model theory, which combines theories of intermittency from psychology and adaptive optimal control from engineering. The intermittent response planning stage has a fixed period. It possesses multiple optimal trajectory generators such that multiple degrees of freedom can be planned concurrently, without requiring an increase in the planning period. In tasks which require unfamiliar motor synergies, or are deemed to be incompatible, internal adaptive models representing movement dynamics are inaccurate. This means that the actual response which is produced will deviate from the one which is planned. For a given target-response discrepancy, corrective response trajectories of longer duration are planned, consistent with the principle of speed-accuracy trade-off. Compared to familiar or compatible tasks, this results in a longer response time delay and reduced accuracy. From the standpoint of the intermittency approach, the findings of this study help make possible a more integral and predictive account of purposive action. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effect of knee joint angle on motor unit synchronization

Activity of the vasti has been argued to vary through knee range of movement due to changes in passive support of the patellofemoral joint and the relative contribution of these muscles to knee extension. Efficient function of the knee is dependent on optimal control of the patellofemoral joint, largely through coordinated activity of the medial and lateral quadriceps. Motor unit synchronization may provide a mechanism to coordinate the activity of vastus medialis (VMO) and vastus lateralis (VL), and may be more critical in positions of reduced passive support for the patellofemoral joint (i.e., full extension). Therefore, the aim of this study was to determine whether the degree of motor unit synchronization between the vasti muscles is dependent on joint angle. Electromyographic (EMG) recordings of single motor unit action potentials (MUAPs) were made from VMO and multiunit recordings from VL during isometric contractions of the quadriceps at 0 degrees, 30 degrees, and 60 degrees of knee flexion. The degree of synchronization between motor unit firing was evaluated by identification of peaks in the rectified EMG averages of VL, triggered from MUA-Ps in VMO. The proportion of cases in which there was a significant peak in the triggered averages was calculated. There was no significant difference in the degree of synchronization between the vasti at different knee angles (p = 0.57). These data suggest that this basic coordinative mechanism between the vasti muscles is controlled consistently throughout knee range of motion, and is not augmented at specific angles where the requirement for dynamic control of stability is increased. (D 2006 Orthopaedic Research Society. Published by Wiley Periodicals, Inc.

Sviluppo e Applicazione di Metodologie per l'Ottimizzazione di Sistemi Energetici

La riduzione dei consumi di combustibili fossili e lo sviluppo di tecnologie per il risparmio energetico sono una questione di centrale importanza sia per l’industria che per la ricerca, a causa dei drastici effetti che le emissioni di inquinanti antropogenici stanno avendo sull’ambiente. Mentre un crescente numero di normative e regolamenti vengono emessi per far fronte a questi problemi, la necessità di sviluppare tecnologie a basse emissioni sta guidando la ricerca in numerosi settori industriali. Nonostante la realizzazione di fonti energetiche rinnovabili sia vista come la soluzione più promettente nel lungo periodo, un’efficace e completa integrazione di tali tecnologie risulta ad oggi impraticabile, a causa sia di vincoli tecnici che della vastità della quota di energia prodotta, attualmente soddisfatta da fonti fossili, che le tecnologie alternative dovrebbero andare a coprire. L’ottimizzazione della produzione e della gestione energetica d’altra parte, associata allo sviluppo di tecnologie per la riduzione dei consumi energetici, rappresenta una soluzione adeguata al problema, che può al contempo essere integrata all’interno di orizzonti temporali più brevi. L’obiettivo della presente tesi è quello di investigare, sviluppare ed applicare un insieme di strumenti numerici per ottimizzare la progettazione e la gestione di processi energetici che possa essere usato per ottenere una riduzione dei consumi di combustibile ed un’ottimizzazione dell’efficienza energetica. La metodologia sviluppata si appoggia su un approccio basato sulla modellazione numerica dei sistemi, che sfrutta le capacità predittive, derivanti da una rappresentazione matematica dei processi, per sviluppare delle strategie di ottimizzazione degli stessi, a fronte di condizioni di impiego realistiche. Nello sviluppo di queste procedure, particolare enfasi viene data alla necessità di derivare delle corrette strategie di gestione, che tengano conto delle dinamiche degli impianti analizzati, per poter ottenere le migliori prestazioni durante l’effettiva fase operativa. Durante lo sviluppo della tesi il problema dell’ottimizzazione energetica è stato affrontato in riferimento a tre diverse applicazioni tecnologiche. Nella prima di queste è stato considerato un impianto multi-fonte per la soddisfazione della domanda energetica di un edificio ad uso commerciale. Poiché tale sistema utilizza una serie di molteplici tecnologie per la produzione dell’energia termica ed elettrica richiesta dalle utenze, è necessario identificare la corretta strategia di ripartizione dei carichi, in grado di garantire la massima efficienza energetica dell’impianto. Basandosi su un modello semplificato dell’impianto, il problema è stato risolto applicando un algoritmo di Programmazione Dinamica deterministico, e i risultati ottenuti sono stati comparati con quelli derivanti dall’adozione di una più semplice strategia a regole, provando in tal modo i vantaggi connessi all’adozione di una strategia di controllo ottimale. Nella seconda applicazione è stata investigata la progettazione di una soluzione ibrida per il recupero energetico da uno scavatore idraulico. Poiché diversi layout tecnologici per implementare questa soluzione possono essere concepiti e l’introduzione di componenti aggiuntivi necessita di un corretto dimensionamento, è necessario lo sviluppo di una metodologia che permetta di valutare le massime prestazioni ottenibili da ognuna di tali soluzioni alternative. Il confronto fra i diversi layout è stato perciò condotto sulla base delle prestazioni energetiche del macchinario durante un ciclo di scavo standardizzato, stimate grazie all’ausilio di un dettagliato modello dell’impianto. Poiché l’aggiunta di dispositivi per il recupero energetico introduce gradi di libertà addizionali nel sistema, è stato inoltre necessario determinare la strategia di controllo ottimale dei medesimi, al fine di poter valutare le massime prestazioni ottenibili da ciascun layout. Tale problema è stato di nuovo risolto grazie all’ausilio di un algoritmo di Programmazione Dinamica, che sfrutta un modello semplificato del sistema, ideato per lo scopo. Una volta che le prestazioni ottimali per ogni soluzione progettuale sono state determinate, è stato possibile effettuare un equo confronto fra le diverse alternative. Nella terza ed ultima applicazione è stato analizzato un impianto a ciclo Rankine organico (ORC) per il recupero di cascami termici dai gas di scarico di autovetture. Nonostante gli impianti ORC siano potenzialmente in grado di produrre rilevanti incrementi nel risparmio di combustibile di un veicolo, è necessario per il loro corretto funzionamento lo sviluppo di complesse strategie di controllo, che siano in grado di far fronte alla variabilità della fonte di calore per il processo; inoltre, contemporaneamente alla massimizzazione dei risparmi di combustibile, il sistema deve essere mantenuto in condizioni di funzionamento sicure. Per far fronte al problema, un robusto ed efficace modello dell’impianto è stato realizzato, basandosi sulla Moving Boundary Methodology, per la simulazione delle dinamiche di cambio di fase del fluido organico e la stima delle prestazioni dell’impianto. Tale modello è stato in seguito utilizzato per progettare un controllore predittivo (MPC) in grado di stimare i parametri di controllo ottimali per la gestione del sistema durante il funzionamento transitorio. Per la soluzione del corrispondente problema di ottimizzazione dinamica non lineare, un algoritmo basato sulla Particle Swarm Optimization è stato sviluppato. I risultati ottenuti con l’adozione di tale controllore sono stati confrontati con quelli ottenibili da un classico controllore proporzionale integrale (PI), mostrando nuovamente i vantaggi, da un punto di vista energetico, derivanti dall’adozione di una strategia di controllo ottima.

The behaviour of polymer quenchants

The internationally accepted Wolfson Heat Treatment Centre Engineering Group test was used to evaluate the cooling characteristics of the most popular commercial polymer quenchants: polyalkylene glycols, polyvinylpyrrolidones and polyacrylates. Prototype solutions containing poly(ethyloxazoline) were also examined. Each class of polymer was capable of providing a wide range of cooling rates depending on the product formulation, concentration, temperature, agitation, ageing and contamination. Cooling rates for synthetic quenchants were generally intermediate between those of water and oil. Control techniques, drag-out losses and response to quenching in terms of hardness and residual stress for a plain carbon steel, were also considered. A laboratory scale method for providing a controllable level of forced convection was developed. Test reproducibility was improved by positioning the preheated Wolfson probe 25mm above the geometric centre of a 25mm diameter orifice through which the quenchant was pumped at a velocity of 0.5m/s. On examination, all polymer quenchants were found to operate by the same fundamental mechanism associated with their viscosity and ability to form an insulating polymer-rich-film. The nature of this film, which formed at the vapour/liquid interface during boiling, was dependent on the polymer's solubility characteristics. High molecular weight polymers and high concentration solutions produced thicker, more stable insulating films. Agitation produced thinner more uniform films. Higher molecular weight polymers were more susceptible to degradation, and increased cooling rates, with usage. Polyvinylpyrrolidones can be cross-linked resulting in erratic performance, whilst the anionic character of polyacrylates can lead to control problems. Volatile contaminants tend to decrease the rate of cooling and salts to increase it. Drag-out increases upon raising the molecular weight of the polymer and its solution viscosity. Kinematic viscosity measurements are more effective than refractometer readings for concentration control, although a quench test is the most satisfactory process control method.

A high sensitivity long period grating Mach-Zehnder refractometer

A refractive index sensing system has been demonstrated, which is based upon an in-line fibre long period grating Mach-Zehnder interferometer with a heterodyne interrogation technique. This sensing system has comparable accuracy to laboratory-based techniques used in industry such as high performance liquid chromatography and UV spectroscopy. The advantage of this system is that measurements can be made in-situ for applications in continuous process control. Compared to other refractive index sensing schemes using LPGs, this approach has two main advantages. Firstly, the system relies on a simple optical interrogation system and therefore has the real potential for being low cost, and secondly, so far as we are aware it provides the highest refractive index resolution reported for any fibre LPG device.

Representation of Neural Networks by Dynamical Systems

Representation of neural networks by dynamical systems is considered. The method of training of neural networks with the help of the theory of optimal control is offered.

Distribution modeling of nonlinear inverse controllers under a Bayesian framework

The inverse controller is traditionally assumed to be a deterministic function. This paper presents a pedagogical methodology for estimating the stochastic model of the inverse controller. The proposed method is based on Bayes' theorem. Using Bayes' rule to obtain the stochastic model of the inverse controller allows the use of knowledge of uncertainty from both the inverse and the forward model in estimating the optimal control signal. The paper presents the methodology for general nonlinear systems and is demonstrated on nonlinear single-input-single-output (SISO) and multiple-input-multiple-output (MIMO) examples. © 2006 IEEE.

A Bayesian approach to modeling the conditional density of the inverse controller

The inverse controller is traditionally assumed to be a deterministic function. This paper presents a pedagogical methodology for estimating the stochastic model of the inverse controller. The proposed method is based on Bayes' theorem. Using Bayes' rule to obtain the stochastic model of the inverse controller allows the use of knowledge of uncertainty from both the inverse and the forward model in estimating the optimal control signal. The paper presents the methodology for general nonlinear systems. For illustration purposes, the proposed methodology is applied to linear Gaussian systems. © 2004 IEEE.

Spatiotemporal optical bullets in two-dimensional fiber arrays and their stability

Long-lived light bullets fully localized in both space and time can be generated in novel photonic media such as multicore optical fiber or waveguide arrays. In this paper we present detailed theoretical analysis on the existence and stability of the discrete-continuous light bullets using a very generic model that occurs in a number of applications.

Optimization Problem in a Class of Linear System. Application to Multiple Drug Administration

2000 Mathematics Subject Classification: 62H15, 62P10.

Characterization of Schrödinger Processes with Unbounded Potentials

2000 Mathematics Subject Classification: 49L20, 60J60, 93E20

System operational costs reduction with non-conventional reactive power sources

Wind energy installations are increasing in power systems worldwide and wind generation capacity tends to be located some distance from load centers. A conflict may arise at times of high wind generation when it becomes necessary to curtail wind energy in order to maintain conventional generators on-line for the provision of voltage control support at load centers. Using the island of Ireland as a case study and presenting commercially available reactive power support devices as possible solutions to the voltage control problems in urban areas, this paper explores the reduction in total generation costs resulting from the relaxation of the operational constraints requiring conventional generators to be kept on-line near load centers for reactive power support. The paper shows that by 2020 there will be possible savings of 87€m per annum and a reduction in wind curtailment of more than a percentage point if measures are taken to relax these constraints.