Uma abordagem evolutiva para o problema de custo médio a longo prazo com saltos não-observados

Neste artigo propomos uma adaptação de um algoritmo baseado na evolução biológica para a obtenção do controle ótimo do problema do custo médio a longo prazo para sistemas lineares com saltos markovianos. Não há na literatura um método que forneça, comprovadamente, o controle ótimo do problema, nem estudos comparativos de diferentes métodos. O algoritmo empregado diferencia-se dos algoritmos genéticos básicos por substituir os operadores evolutivos por um sorteio de acordo com uma distribuição probabilística. Comparamos o algoritmo proposto com um método bastante utilizado para esta classe de problema, levando em consideração a relação entre os custos obtidos, o tempo de CPU e a quantidade de problemas em que o critério de parada estabelecido foi atingido.

Modelagem de sinais neuronais utilizando filtros lineares de tempo discreto.

A aquisição experimental de sinais neuronais é um dos principais avanços da neurociência. Por meio de observações da corrente e do potencial elétricos em uma região cerebral, é possível entender os processos fisiológicos envolvidos na geração do potencial de ação, e produzir modelos matemáticos capazes de simular o comportamento de uma célula neuronal. Uma prática comum nesse tipo de experimento é obter leituras a partir de um arranjo de eletrodos posicionado em um meio compartilhado por diversos neurônios, o que resulta em uma mistura de sinais neuronais em uma mesma série temporal. Este trabalho propõe um modelo linear de tempo discreto para o sinal produzido durante o disparo do neurônio. Os coeficientes desse modelo são calculados utilizando-se amostras reais dos sinais neuronais obtidas in vivo. O processo de modelagem concebido emprega técnicas de identificação de sistemas e processamento de sinais, e é dissociado de considerações sobre o funcionamento biofísico da célula, fornecendo uma alternativa de baixa complexidade para a modelagem do disparo neuronal. Além disso, a representação por meio de sistemas lineares permite idealizar um sistema inverso, cuja função é recuperar o sinal original de cada neurônio ativo em uma mistura extracelular. Nesse contexto, são discutidas algumas soluções baseadas em filtros adaptativos para a simulação do sistema inverso, introduzindo uma nova abordagem para o problema de separação de spikes neuronais.

Simulação numérica do escoamento de água em áreas alagáveis da floresta amazônica com a utilização da estrutura de dados Autonomous Leaves Graph

A Amazônia exibe uma variedade de cenários que se complementam. Parte desse ecossistema sofre anualmente severas alterações em seu ciclo hidrológico, fazendo com que vastos trechos de floresta sejam inundados. Esse fenômeno, entretanto, é extremamente importante para a manutenção de ciclos naturais. Neste contexto, compreender a dinâmica das áreas alagáveis amazônicas é importante para antecipar o efeito de ações não sustentáveis. Sob esta motivação, este trabalho estuda um modelo de escoamento em áreas alagáveis amazônicas, baseado nas equações de Navier-Stokes, além de ferramentas que possam ser aplicadas ao modelo, favorecendo uma nova abordagem do problema. Para a discretização das equações é utilizado o Método dos Volumes Finitos, sendo o Método do Gradiente Conjugado a técnica escolhida para resolver os sistemas lineares associados. Como técnica de resolução numérica das equações, empregou-se o Método Marker and Cell, procedimento explícito para solução das equações de Navier-Stokes. Por fim, as técnicas são aplicadas a simulações preliminares utilizando a estrutura de dados Autonomous Leaves Graph, que tem recursos adaptativos para manipulação da malha que representa o domínio do problema

Avaliação dos algoritmos de Picard-Krylov e Newton-Krylov na solução da equação de Richards

A engenharia geotécnica é uma das grandes áreas da engenharia civil que estuda a interação entre as construções realizadas pelo homem ou de fenômenos naturais com o ambiente geológico, que na grande maioria das vezes trata-se de solos parcialmente saturados. Neste sentido, o desempenho de obras como estabilização, contenção de barragens, muros de contenção, fundações e estradas estão condicionados a uma correta predição do fluxo de água no interior dos solos. Porém, como a área das regiões a serem estudas com relação à predição do fluxo de água são comumente da ordem de quilômetros quadrados, as soluções dos modelos matemáticos exigem malhas computacionais de grandes proporções, ocasionando sérias limitações associadas aos requisitos de memória computacional e tempo de processamento. A fim de contornar estas limitações, métodos numéricos eficientes devem ser empregados na solução do problema em análise. Portanto, métodos iterativos para solução de sistemas não lineares e lineares esparsos de grande porte devem ser utilizados neste tipo de aplicação. Em suma, visto a relevância do tema, esta pesquisa aproximou uma solução para a equação diferencial parcial de Richards pelo método dos volumes finitos em duas dimensões, empregando o método de Picard e Newton com maior eficiência computacional. Para tanto, foram utilizadas técnicas iterativas de resolução de sistemas lineares baseados no espaço de Krylov com matrizes pré-condicionadoras com a biblioteca numérica Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc). Os resultados indicam que quando se resolve a equação de Richards considerando-se o método de PICARD-KRYLOV, não importando o modelo de avaliação do solo, a melhor combinação para resolução dos sistemas lineares é o método dos gradientes biconjugados estabilizado mais o pré-condicionador SOR. Por outro lado, quando se utiliza as equações de van Genuchten deve ser optar pela combinação do método dos gradientes conjugados em conjunto com pré-condicionador SOR. Quando se adota o método de NEWTON-KRYLOV, o método gradientes biconjugados estabilizado é o mais eficiente na resolução do sistema linear do passo de Newton, com relação ao pré-condicionador deve-se dar preferência ao bloco Jacobi. Por fim, há evidências que apontam que o método PICARD-KRYLOV pode ser mais vantajoso que o método de NEWTON-KRYLOV, quando empregados na resolução da equação diferencial parcial de Richards.

Identificação de danos estruturais utilizando dados no domínio do tempo provenientes de ensaios de vibração

O presente trabalho aborda o problema de identificação de danos em uma estrutura a partir de sua resposta impulsiva. No modelo adotado, a integridade estrutural é continuamente descrita por um parâmetro de coesão. Sendo assim, o Modelo de Elementos Finitos (MEF) é utilizado para discretizar tanto o campo de deslocamentos, quanto o campo de coesão. O problema de identificação de danos é, então, definido como um problema de otimização, cujo objetivo é minimizar, em relação a um vetor de parâmetros nodais de coesão, um funcional definido a partir da diferença entre a resposta impulsiva experimental e a correspondente resposta prevista por um MEF da estrutura. A identificação de danos estruturais baseadas no domínio do tempo apresenta como vantagens a aplicabilidade em sistemas lineares e/ou com elevados níveis de amortecimento, além de apresentar uma elevada sensibilidade à presença de pequenos danos. Estudos numéricos foram realizados considerando-se um modelo de viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada. Para a determinação do posicionamento ótimo do sensor de deslocamento e do número de pontos da resposta impulsiva, a serem utilizados no processo de identificação de danos, foi considerado o Projeto Ótimo de Experimentos. A posição do sensor e o número de pontos foram determinados segundo o critério D-ótimo. Outros critérios complementares foram também analisados. Uma análise da sensibilidade foi realizada com o intuito de identificar as regiões da estrutura onde a resposta é mais sensível à presença de um dano em um estágio inicial. Para a resolução do problema inverso de identificação de danos foram considerados os métodos de otimização Evolução Diferencial e Levenberg-Marquardt. Simulações numéricas, considerando-se dados corrompidos com ruído aditivo, foram realizadas com o intuito de avaliar a potencialidade da metodologia de identificação de danos, assim como a influência da posição do sensor e do número de dados considerados no processo de identificação. Com os resultados obtidos, percebe-se que o Projeto Ótimo de Experimentos é de fundamental importância para a identificação de danos.

Implementação paralela de um código de elementos finitos em 2D para as Equações de Navier-Stokes para fluidos incompressíveis com transporte de escalares.

O estudo do fluxo de água e do transporte escalar em reservatórios hidrelétricos é importante para a determinação da qualidade da água durante as fases iniciais do enchimento e durante a vida útil do reservatório. Neste contexto, um código de elementos finitos paralelo 2D foi implementado para resolver as equações de Navier-Stokes para fluido incompressível acopladas a transporte escalar, utilizando o modelo de programação de troca de mensagens, a fim de realizar simulações em um ambiente de cluster de computadores. A discretização espacial é baseada no elemento MINI, que satisfaz as condições de Babuska-Brezzi (BB), que permite uma formulação mista estável. Todas as estruturas de dados distribuídos necessárias nas diferentes fases do código, como pré-processamento, solução e pós-processamento, foram implementadas usando a biblioteca PETSc. Os sistemas lineares resultantes foram resolvidos usando o método da projeção discreto com fatoração LU por blocos. Para aumentar o desempenho paralelo na solução dos sistemas lineares, foi empregado o método de condensação estática para resolver a velocidade intermediária nos vértices e no centróide do elemento MINI separadamente. Os resultados de desempenho do método de condensação estática com a abordagem da solução do sistema completo foram comparados. Os testes mostraram que o método de condensação estática apresenta melhor desempenho para grandes problemas, às custas de maior uso de memória. O desempenho de outras partes do código também são apresentados.

Abordagens do tipo livre de jacobiana na simulação do escoamento de fluidos compressíveis em meios porosos

O desenvolvimento de software livre de Jacobiana para a resolução de problemas formulados por equações diferenciais parciais não-lineares é de interesse crescente para simular processos práticos de engenharia. Este trabalho utiliza o chamado algoritmo espectral livre de derivada para equações não-lineares na simulação de fluxos em meios porosos. O modelo aqui considerado é aquele empregado para descrever o deslocamento do fluido compressível miscível em meios porosos com fontes e sumidouros, onde a densidade da mistura de fluidos varia exponencialmente com a pressão. O algoritmo espectral utilizado é um método moderno para a solução de sistemas não-lineares de grande porte, o que não resolve sistemas lineares, nem usa qualquer informação explícita associados com a matriz Jacobiana, sendo uma abordagem livre de Jacobiana. Problemas bidimensionais são apresentados, juntamente com os resultados numéricos comparando o algoritmo espectral com um método de Newton inexato livre de Jacobiana. Os resultados deste trabalho mostram que este algoritmo espectral moderno é um método confiável e eficiente para a simulação de escoamentos compressíveis em meios porosos.

Precondicionadores baseados na aproximação da inversa.

Neste trabalho de dissertação apresentaremos uma classe de precondicionadores baseados na aproximação esparsa da inversa da matriz de coecientes, para a resolução de sistemas lineares esparsos de grandes portes através de métodos iterativos, mais especificamente métodos de Krylov. Para que um método de Krylov seja eficiente é extremamente necessário o uso de precondicionadores. No contexto atual, onde computadores de arquitetura híbrida são cada vez mais comuns temos uma demanda cada vez maior por precondicionadores paralelizáveis. Os métodos de inversa aproximada que serão descritos possuem aplicação paralela, pois so dependem de uma operação de produto matriz-vetor, que é altamente paralelizável. Além disso, alguns dos métodos também podem ser construídos em paralelo. A ideia principal é apresentar uma alternativa aos tradicionais precondicionadores que utilizam aproximações dos fatores LU, que apesar de robustos são de difícil paralelização.

Resultados de pesquisa da Embrapa Soja 1999.

Tecnologia para a produção de semente de soja; Avaliação de cultivares de soja e produtos derivados para alimentação humana e animal; Controle de nematóides fitoparasitas associados a cultura da soja; Controle integrado de doenças da soja; Caracterização das respostas da cultura da soja aos elementos do clima; Manejo das propriedades físicas, químicas e biológicas do solo para a produção de soja e culturas associadas; Biologia e manejo integrado de plantas daninhas da cultura da soja; Desenvolvimento de germoplasma e cultivares de soja adaptados as varias regiões ecológicas e aos vários sistemas de produção; Controle integrado de pragas da soja; Associações microbianas na nutrição nitrogenada da soja; Tecnologias para o desenvolvimento da cultura do girassol no Brasil; Subprojetos externos a Embrapa Soja.

Control of uncertain compartmental systems

Os sistemas compartimentais são frequentemente usados na modelação de diversos processos em várias áreas, tais como a biomedicina, ecologia, farmacocinética, entre outras. Na maioria das aplicações práticas, nomeadamente, aquelas que dizem respeito à administração de drogas a pacientes sujeitos a cirurgia, por exemplo, a presença de incertezas nos parâmetros do sistema ou no estado do sistema é muito comum. Ao longo dos últimos anos, a análise de sistemas compartimentais tem sido bastante desenvolvida na literatura. No entanto, a análise da sensibilidade da estabilidade destes sistemas na presença de incertezas tem recebido muito menos atenção. Nesta tese, consideramos uma lei de controlo por realimentação do estado com restrições de positividade e analisamos a sua robustez quando aplicada a sistemas compartimentais lineares e invariantes no tempo com incertezas nos parâmetros. Além disso, para sistemas lineares e invariantes no tempo com estado inicial desconhecido, combinamos esta lei de controlo com um observador do estado e a robustez da lei de controlo resultante também é analisada. O controlo do bloqueio neuromuscular por meio da infusão contínua de um relaxante muscular pode ser modelado como um sistema compartimental de três compartimentos e tem sido objecto de estudo por diversos grupos de investigação. Nesta tese, os nossos resultados são aplicados a este problema de controlo e são fornecidas estratégias para melhorar os resultados obtidos.

Optimal fuzzy PID control tuned with genetic algorithms

Fuzzy logic controllers (FLC) are intelligent systems, based on heuristic knowledge, that have been largely applied in numerous areas of everyday life. They can be used to describe a linear or nonlinear system and are suitable when a real system is not known or too difficult to find their model. FLC provide a formal methodology for representing, manipulating and implementing a human heuristic knowledge on how to control a system. These controllers can be seen as artificial decision makers that operate in a closed-loop system, in real time. The main aim of this work was to develop a single optimal fuzzy controller, easily adaptable to a wide range of systems – simple to complex, linear to nonlinear – and able to control all these systems. Due to their efficiency in searching and finding optimal solution for high complexity problems, GAs were used to perform the FLC tuning by finding the best parameters to obtain the best responses. The work was performed using the MATLAB/SIMULINK software. This is a very useful tool that provides an easy way to test and analyse the FLC, the PID and the GAs in the same environment. Therefore, it was proposed a Fuzzy PID controller (FL-PID) type namely, the Fuzzy PD+I. For that, the controller was compared with the classical PID controller tuned with, the heuristic Ziegler-Nichols tuning method, the optimal Zhuang-Atherton tuning method and the GA method itself. The IAE, ISE, ITAE and ITSE criteria, used as the GA fitness functions, were applied to compare the controllers performance used in this work. Overall, and for most systems, the FL-PID results tuned with GAs were very satisfactory. Moreover, in some cases the results were substantially better than for the other PID controllers. The best system responses were obtained with the IAE and ITAE criteria used to tune the FL-PID and PID controllers.

Proposta de ferramenta para validação temporal em barramentos de campo

Sistemas de controle industriais precisam atender a requisitos temporais para garantir seu correto funcionamento, sendo por isto considerados sistemas tempo-real. Quando tais sistemas são distribuídos, tais como redes de sensores, atuadores e controladores interligados por barramentos de campo, a comunicação desempenha um papel importante no comportamento temporal. Este trabalho propõe uma ferramenta para validar o comportamento temporal da comunicação em um protocolo de barramento de campo, o Foundation Fieldbus. A proposta inclui a especificação de requisitos e a visualização da validação. Pretende-se auxiliar a compreensão do comportamento temporal e possibilitar a depuração de sistemas tempo-real distribuídos. O sistema desenvolvido encontra-se operacional e foi validado em diversos estudos de caso, os quais são descritos no presente trabalho.

Uso estratégico da tecnologia de informação no agribusiness: modelo conceitual para a gestão de estoques e custos de café por qualidade

Os produtores e as Cooperativas de Produtores de Café atuam em um ambiente incerto e competitivo, e estão enfrentando dificuldades de adaptação ao novo cenário econômico e tecnológico mundial. Para ter sucesso no empreendimento é necessário não apenas saber produzir, mas principalmente saber comercializar o café. O tradicional problema de decisão sobre como determinar o melhor momento de vender o café foi agravado pela globalização econômica (aumento da concorrência e crescente exigência em qualidade) e pelo advento da Tecnologia da Informação - TI - (grande quantidade de informações sobre o mercado de café, obtidas de modo desestruturado e às vezes de idoneidade duvidosa). Para avaliar oportunidades e realidades do uso estratégico da TI para a gestão das cooperativas de cafeicultores, considerou-se neste trabalho um problema específico: a questão do controle de estoques de café e a apuração de seus custos por qualidade. Os modelos gerenciais tradicionalmente utilizados envolvem sistemas convencionais de controle de estoque e análise de custos, mas controlam apenas as quantidades estocadas por tipo de café, não controlando seus custos. Normalmente consideram como custo a média dos preços de compra de café, em um determinado período. Assim impossibilitam o conhecimento do verdadeiro custo do produto vendido de acordo com sua qualidade, comprometendo a apuração de sua real margem de lucro em cada operação de venda. Logo, o resultado real das compras e vendas de café só é conhecido quando analisado um longo período, porque sofre influência das flutuações dos vários tipos de café que são comercializados. Partiu-se da hipótese de que o conhecimento da dinâmica da informação no complexo agroindustrial do café e o uso da Tecnologia de Informação como estratégia para instrumentalizar as decisões e melhorar o desempenho na comercialização de café pelas cooperativas de produtores possibilitam uma melhor organização e avaliação das informações necessárias para o planejamento da comercialização por essas cooperativas, aumentando a rentabilidade e contribuindo para a profissionalização do setor. Utilizando a TI para a integração do sistema de controle de estoques, comercialização e custos, foi desenvolvido um modelo conceitual para o gerenciamento dos estoques e custos de café por qualidade, visando a contribuir para a melhoria dos resultados obtidos pelas cooperativas. O estudo partiu da determinação das variáveis envolvidas no processo de comercialização do café. Desenvolveu-se um modelo conceitual para auxiliar o controle e o conhecimento do real custo do café por qualidade, possibilitando a correta apuração do resultado econômico, contribuindo para melhorar o controle estratégico dos estoques de café e o planejamento operacional do preparo dos blends. Em anexo, apresentam-se planilhas simulando a operação do modelo. O uso deste modelo permite que os administradores se antecipem aos problemas, reduzindo riscos e descobrindo oportunidades através de um melhor uso do recurso informação, gerando ganhos em competitividade. O modelo conceitual apresentado integra a gestão de estoques com o gerenciamento de custos de café por qualidade. Parte de uma visão ampliada da administração da cooperativa, considerando o trabalho dentro e fora da empresa, relacionando os controles de estoques da cooperativa e do cooperado, fisico e "virtual" (estoque do cooperado que EAESP/FGV - COA - Luciel Henrique de Oliveira - 1998 6 foi utilizado) e o mercado consumidor, possibilitando um controle mais eficiente para a redução do risco da cooperativa. O conhecimento das caracteristicas dos tipos de café por qualidade, que compõem o controle de estoque fisico e que fazem flutuar a conta opção, traz maior autonomia e segurança. O modelo atende ao desafio da melhoria contínua da qualidade da gestão, através da visão integrada da empresa, possibilitando o conhecimento real dos custos envolvidos e da margem de lucro, por qualidade, em cada operação. Busca-se um melhor controle das operações, dos custos dos produtos vendidos, de acordo com sua qualidade e sua margem de lucro em cada operação de venda, possibilitando um melhor planejamento da comercialização pelas cooperativas. Ao propor um novo modelo, integrando a análise custos e qualidade, o trabalho provocou o exame de vários procedimentos atualmente em uso, preparando o ambiente da empresa para uma nova mentalidade gerencial. Fez com que procedimentos relacionados à qualidade do café fossem devidamente estruturados no modelo de operação da empresa, servindo de referência para os trabalhos rumo à integração gerencial e à certificação ISO 9002, exigência do mercado externo e tendência no mercado interno. Deste modo, a cooperativa iniciou um processo de melhoria contínua, com a constante identificação de oportunidades, inspecionando e atualizando índices, levantando problemas e propondo soluções. O trabalho traz uma colaboração aos estudos de gestão integrada no agribusiness do café. A inovação ocorre através do desenvolvimento de um modelo conceitual de gestão de estoques e custos por qualidade, aliado ao modelo de gestão econômica, contribuindo para a melhoria da administração e do desempenho do setor. Aponta uma oportunidade de se dar um avanço para a gerência de custos e riscos, tornando o setor mais competitivo e de acordo com a nova cultura empresarial e com os padrões de competição de mercado.

Qualificação e desenvolvimento de fornecedores e o aprimoramento da qualidade industrial : conceitos e estudo de casos

Trata da disseminação da qualidade através dos programas de qualificação e de desenvolvimento de fornecedores a partir de um trabalho empírico em dois grupos de empresas

Limites organizacionais e relações na cadeia de suprimentos : estudo de caso de uma empresa da indústria eletrônica do consumo

Trata o conceito de Cadeia de Suprimentos, especificamente através da análise de dois modelos teóricos, buscando verificar a aplicabilidade destes modelos em uma empresa da Indústria Eletrônica de Consumo. Aborda as decisões Make or Buy dentro deste conceito, explorando as variáveis que condicionam os Limites das Organizações. Infere qual o comportamento da empresa em relação às decisões de Integração Vertical ou Subcontratação de atividades no mercado, mapeando os fatores que conduziram a este comportamento ao longo das últimas décadas. Verifica o atual posicionamento e estratégias da empresa em sua cadeia de suprimentos, destacando pontos positivos e negativos, e propondo possíveis alterações no gerenciamento de sua Rede de Suprimentos