Técnicas de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais: do algoritmo à implementação

O presente trabalho analisa soluções de controlo não-linear baseadas em Redes Neuronais e apresenta a sua aplicação a um caso prático, desde o algoritmo de treino até à implementação física em hardware. O estudo inicial do estado da arte da utilização das Redes Neuronais para o controlo leva à proposta de soluções iterativas para a definição da arquitectura das mesmas e para o estudo das técnicas de Regularização e Paragem de Treino Antecipada, através dos Algoritmos Genéticos e à proposta de uma forma de validação dos modelos obtidos. Ao longo da tese são utilizadas quatro malhas para o controlo baseado em modelos, uma das quais uma contribuição original, e é implementado um processo de identificação on-line, tendo por base o algoritmo de treino Levenberg-Marquardt e a técnica de Paragem de Treino Antecipada que permite o controlo de um sistema, sem necessidade de recorrer ao conhecimento prévio das suas características. O trabalho é finalizado com um estudo do hardware comercial disponível para a implementação de Redes Neuronais e com o desenvolvimento de uma solução de hardware utilizando uma FPGA. De referir que o trabalho prático de teste das soluções apresentadas é realizado com dados reais provenientes de um forno eléctrico de escala reduzida.

Análise paramétrica não-linear à esbelteza de pilares em betão armado em relação aos efeitos de 2ª ordem de acordo com o EC2

Esta dissertação tem como principal objectivo comparar os métodos propostos pelo Eurocódigo 2, através de uma análise paramétrica dos efeitos de segunda ordem em pilares de betão armado. Os métodos estudados foram o método simplificado baseado na Curvatura Nominal e o Método Geral. Através da comparação destes dois métodos verificou-se se o dimensionamento efectuado para o primeiro método é correcto e se encontra do lado da segurança. Para este efeito são analisado noventa e seis pórticos, onde setenta e dois são pórticos simples e vinte e quatro são pórticos parede. Todos os pórticos apresentam uma estrutura simples, constituída por dois elementos verticais, pilar ou parede, e um elemento horizontal, viga. Os noventa e seis pórticos são divididos em dois grupos. Um grupo em que a ligação entre pilar viga é rotulada e o outro grupo onde a ligação é rígida. Dentro de cada grupo é definido oito conjuntos de pórticos cuja diferença reside na percentagem de carga que cada um dos elementos verticais recebe, sendo estas características iguais para os dois grupos. Cada conjunto é constituído por seis pórticos em que é variada a esbelteza. Em todos os modelos analisados manteve-se as mesmas características de materiais e acções. Efectuou-se um primeiro dimensionamento através do método baseado na curvatura nominal, onde obteve-se os esforços e armaduras, que serão utilizados para a modelação no método geral. Este método geral, consiste numa análise não linear, e é efectuado num programa de análise não linear de elementos finitos, Atena. A modelação efectuou-se da seguinte forma: aplicou-se numa primeira fase a totalidade da carga vertical aplicada à estrutura de forma incremental, e quando esta atingiu a carga de dimensionamento, aplicou-se a carga horizontal também de forma incremental até ao colapso da estrutura. De acordo com os resultados obtidos, pode concluir-se que o dimensionamento efectuado pelo método simplificado está do lado da segurança, sendo em alguns casos em que possui pilares esbeltos demasiado conservativo, onde obteve-se mais 200% de carga horizontal.

Obtenção de filtro cerâmico a partir da diatomita e casca de arroz carbonizada visando tratamento de efluente têxtil

The effluents released by the textile industry have high concentrations of alkali, carbohydrates, proteins, in addition to colors containing heavy metals. Therefore, a filter was prepared aiming primarily to the removal of color. In order to prepare this filter, rice hulls and diatomite were used, which have in their structure, basically amorphous hydrated silica. The silica exists in three crystalline forms: quartz, tridymite and cristobalite. In accordance with the above considerations, this study was divided into two stages; the first corresponds to the preparation of the filter and the second to carry out the tests in the effluent/filter in order to verify the efficiency of the color removal. First, the raw material was subjected to a chemical analysis and XRD, and then the diatomite was mixed, via humid, with a planetarium windmill with 20 %, 40 %, 60 % and 80 % of rice husk ash. To the mixture, 5 % carboxymethylcellulose (CMC) was added as a binder at room temperature. The samples were uniaxially compacted into metallic matrix of 0.3 x 0.1 cm² of area at a pressure of 167 MPa by means of hydraulic press and then sintered at temperatures of 1,000 °C, 1,200 °C and 1,400 °C for 1 h and submitted to granulometry test using laser, linear retraction, water absorption, apparent porosity and resistance to bending, DTA, TMA and XRD. To examine the pore structure of the samples scanning electron microscope (SEM) was used. Also tests were carried out in a mercury porosimeter to verify the average size of the pores and real density of the samples. In the second stage, samples of the effluent were collected from a local industry, whose name will be preserved, located in Igapó, in the State of Rio Grande do Norte - RN. The effluent was first pretreated before filtration and then subjected to a treatment of flotation. The effluent was then characterized before and after filtration, with parameters of color, turbidity, suspended solids, pH, chemical and biochemical oxygen demand (COD and BOD). Thus, through the XRD analysis the formation of cristobalite α in all samples was observed. The best average size of pore was found to be 1.75 μm with 61.04 % apparent porosity, thus obtaining an average 97.9 % color removal and 99.8 % removal of suspended solid

Avaliação do efeito de particulados sólidos na eficiência de um inibidor de corrosão recomendado para meios salinos com CO2

The main problem on the exploration activity on petroleum industry is the formation water resulted on the fields producing. The aggravating of this problem is correlated with the advancing technologies used on the petroleum extractions and on its secondary approach objecting the reobtainment of this oil. Among the main contaminants of the water formation are corrosives gases such as: O2, CO2 and H2S, some solids in suspension and dissolved salts. Concerning to those gases the CO2 is the one that produce significant damage for carbon steel on corrosion process of the petroleum and gas industries. Corrosion inhibitors for carbon steel in formation water is one of the most used agents in control of those damages. In this context, the poor investigations of carbon steel corrosion proceeding from solids in suspension is an opened field for studies. On this work the inhibitor effect of the commercial CORRTREAT 703 was evaluated on some specific solids in suspension at saline medium containing 10.000 ppm of de-aerated chloride using CO2 until non oxygen atmosphere been present. For that, quartz, calcium carbonate, magnetite and iron sulphide were subjected to this investigation as the selected solids. The effect of this inhibitor on corrosion process correlated with those specific solids, was measured using electrochemical (resistance of linear polarization and galvanic pair) and gravimetrical techniques. During all the experimental work important parameters were monitored such as: pH, dissolved oxygen, temperature, instantaneous corrosion rate and galvanic current. According to the obtained results it was proved that the suspension solids calcium carbonate and iron sulphide decrease the corrosion process in higher pH medium. Meanwhile the quartz and magnetite been hardness increase corrosion by broking of the passive layer for erosion. In the other hand, the tested inhibitor in concentration of 50 ppm, showed to be effective (91%) in this corrosion process

Predição não-linear de curvas de produção de petróleo via redes neurais recursivas

One of the main activities in the petroleum engineering is to estimate the oil production in the existing oil reserves. The calculation of these reserves is crucial to determine the economical feasibility of your explotation. Currently, the petroleum industry is facing problems to analyze production due to the exponentially increasing amount of data provided by the production facilities. Conventional reservoir modeling techniques like numerical reservoir simulation and visualization were well developed and are available. This work proposes intelligent methods, like artificial neural networks, to predict the oil production and compare the results with the ones obtained by the numerical simulation, method quite a lot used in the practice to realization of the oil production prediction behavior. The artificial neural networks will be used due your learning, adaptation and interpolation capabilities

H-infinity control design for time-delay linear systems: a rational transfer function based approach

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Origem física das curvas sigmoidais respiratórias pressão-volume: recrutamento alveolar e elasticidade não-linear

An important unsolved problem in medical science concerns the physical origin of the sigmoidal shape of pressure volume curves of healthy (and some unhealthy) lungs. Such difficulties are expected because the lung, which is the most important structure in the respiratory system, is extremely complex. Its rheological properties are unknown and seem to depend on phenomena occurring from the alveolar scale up to the thoracic scale. Conventional wisdom holds that linear response, i.e., Hooke s law, together with alveolar overdistention, play a dominant role in respiration, but such assumptions cannot explainthe crucial empirical sigmoidal shape of the curves. In this doctorate thesis, we propose an alternative theory to solve this problem, based on the alveolar recruitment together with the nonlinear elasticity of the alveoli. This theory suggests that recruitment may be the predominant factor shaping these curves in the entire range of pressures normally employed in experiments. The proposed model correctly predicts the observed sigmoidal pressure volume curves, allowing us to discuss adequately the importance of this result, as well as its implications for medical practice

Lysossomal membrane stability of the brown mussel Perna perna (Linnaeus) (Mollusca, Bivalvia) exposed to the anionic surfactant Linear Alkylbenzene Sulphonate (LAS).

The effects of the Linear Alkylbenzene Sulphonate (LAS) were evaluated on the mussel Perna perna (Linnaeus, 1758), using a cellular level biomarker. The Neutral Red Retention Time (NRRT) assay was used to estimate effects at cellular levels. Significant effects were observed for the NRRT assay, even in low concentrations. The effects at cellular level were progressive, suggesting that the organisms are not capable to recover of such increasing effects. Additionally, the results show that the levels of LAS observed for Brazilian coastal waters may chronically affect the biota.

Physiological responses of the brown mussel Perna perna (Mollusca, Bivalvia) exposed to the anionic surfactant linear alkylbenzene sulphonate (LAS).

The effects of the Linear Alkylbenzene Sulphonate (LAS) were evaluated on the mussel Perna perna, using physiological and genotoxic biomarkers. The Micronuclei (MN) assay was used to estimate effects at nuclear level, whereas the physiological effects were evaluated by measuring the oxygen consumption and ammonia excretion rates. Significant effects were observed for the MN assay and the ammonia excretion rate, even in low concentrations. The oxygen consumption was not affected in the tested concentrations. For MN and ammonia excretion, the animals exposed to intermediate concentrations were not affected, but responded to the higher concentrations, indicating the existence of compensatory mechanisms at physiological level. However, parallel to this study other authors indicate the presence of progressive effects at the cellular level, suggesting that the organisms are not capable to recover of such increasing effects. Additionally, the results show that the levels of LAS observed for Brazilian coastal waters may chronically affect the biota.

Equação de regressão linear múltipla para estimativa do erro experimental

Este trabalho teve por objetivo estimar equações de regressão linear múltipla tendo, como variáveis explicativas, as demais características avaliadas em experimento de milho e, como variáveis principais, a diferença mínima significativa em percentagem da média (DMS%) e quadrado médio do erro (QMe), para peso de grãos. Com 610 experimentos conduzidos na Rede de Ensaios Nacionais de Competição de Cultivares de Milho, realizados entre 1986 e 1996 (522 experimentos) e em 1997 (88 experimentos), estimaram-se duas equações de regressão, com os 522 experimentos, validando estas pela análise de regressão simples entre os valores reais e os estimados pelas equações, com os 88 restantes, observando que, para a DMS% a equação não estimava o mesmo valor que a fórmula original e, para o QMe, a equação poderia ser utilizada na estimação. Com o teste de Lilliefors, verificou-se que os valores do QMe aderiam à distribuição normal padrão e foi construída uma tabela de classificação dos valores do QMe, baseada nos valores observados na análise da variância dos experimentos e nos estimados pela equação de regressão.

Determination of Merremia cissoides leaf area using the linear measures of the leaflets

O conhecimento da área foliar de plantas daninhas pode auxiliar o estudo das relações de interferência entre elas e as culturas agrícolas. O objetivo desta pesquisa foi determinar uma equação matemática que estime a área foliar de Merremia cissoides, a partir da relação entre as dimensões lineares dos limbos foliares. Folhas da espécie foram coletadas de diferentes locais na Universidade Estadual Paulista, Jaboticabal, Estado de São Paulo, Brasil, medindo-se o comprimento (C), a largura máxima (L) e a área foliar de três tipos de folíolos. Foram estimadas equações lineares Y = a x (X) para cada tipo de folíolo. Houve sobreposição dos intervalos de confiança das equações dos folíolos primário e secundário, por isso considerou-se uma única equação da média desses folíolos, além da equação do folíolo principal, para caracterização da área foliar de M. cissoides. Assim, a área foliar dessa espécie pode ser estimada pelo somatório das áreas dos limbos foliares dos folíolos principal e primário + secundário, por meio da equação AFnest = 0,501 x (X) + 2,181 x (Z), em que X indica C x L do folíolo principal e Z indica C x L médios dos folíolos primário + secundário, respectivamente.

Efficacy of linear and convex transducers for ultrasound-guided transvaginal follicle aspiration

A new device was developed to hold linear transducers for transvaginal follicle aspiration. Efficacy of follicle aspiration was compared using a linear 6 MHz and a convex 5 MHz transducer. Fifty-five cows were submitted to follicle aspiration at random days of the estrous cycle. Aspirations were conducted with linear (n = 28) and convex (n = 38) transducers with 18 G needles at a negative pressure corresponding to 13 ml H2O/min. A greater number of follicles were aspirated using convex than to linear probe (12.4 versus 7.8, respectively, P < 0.05). Mean number of oocytes and recovery rates were similar for convex (5.4 and 48.6%) and linear (4.6 and 59.3%) transducers. Limited space between the linear transducer and needle guide restricted access to some portions of the ovary, reducing the number of follicles aspirated using a linear transducer. The newly developed adaptor allowed greater stability, holding the ovaries firmly against the linear transducer. This diminished mobility permitted a similar number of oocytes to be recovered with both transducers. In conclusion, this new adaptor provided a low cost alternative for routine follicle aspiration and oocyte recovery in cattle. (C) 2002 Elsevier B.V. All rights reserved.

Predição do consumo de pasto de capim-elefante (Pennisetum purpureum, Schumack) por vacas mestiças Holandês x Zebu em lactação

Foram desenvolvidas equações de predição de consumo de pasto de capim-elefante (Pennisetum purpureum, Schumack) por vacas mestiças Holandês x Zebu em lactação, utilizando-se procedimentos de stepwise em regressões múltiplas, aplicados a um banco de dados de experimentos conduzidos ao longo de três anos na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA) Gado de Leite (Coronel Pacheco, MG). As variáveis independentes disponíveis foram relacionadas a características inerentes às vacas (dias em lactação; teores de proteína, gordura e extrato seco total e produções destes componentes no leite; produção de leite in natura ou corrigida para 4% de gordura; ordem de lactação; peso vivo atual; peso vivo ao parto e grau de sangue Holandês x Zebu); ao manejo (dias de pastejo; disponibilidade de forragem e período de descanso da pastagem); ao ambiente (estação do ano e precipitação pluviométrica) e à alimentação (digestibilidade in vitro e parâmetros da composição química do pasto de capim-elefante e da cana-de-açúcar - Saccharum officinarum (L.) corrigida com 1% de uréia; consumos de suplemento volumoso (cana corrigida com uréia) e concentrado; concentrações fecais de proteína bruta e de fibras em detergente neutro e ácido). Efeitos linear e quadrático e transformações logarítmicas foram adicionalmente incluídos no banco de dados. Foram obtidas equações de predição de consumo de pasto de capim-elefante (expresso em kg/vaca/dia ou % do peso vivo) com coeficientes de determinação de 65,2 a 67,0%. As principais variáveis independentes incluídas nas equações foram o consumo do suplemento volumoso usado na estação seca do ano (cana corrigida com uréia); a digestibilidade in vitro do pasto de capim-elefante; a precipitação pluviométrica; a produção de leite corrigida para 4% de gordura; o peso vivo atual ou, em alternativa a este, o valor da pesagem realizada após o parto da vaca; além do consumo de suplemento concentrado, que evidenciou um efeito de substituição àquele do pasto de capim-elefante.

Generalized linear mixed models for the genetic evaluation of binary reproductive traits: a simulation study

The objective of this study was to evaluate the use of probit and logit link functions for the genetic evaluation of early pregnancy using simulated data. The following simulation/analysis structures were constructed: logit/logit, logit/probit, probit/logit, and probit/probit. The percentages of precocious females were 5, 10, 15, 20, 25 and 30% and were adjusted based on a change in the mean of the latent variable. The parametric heritability (h²) was 0.40. Simulation and genetic evaluation were implemented in the R software. Heritability estimates (ĥ²) were compared with h² using the mean squared error. Pearson correlations between predicted and true breeding values and the percentage of coincidence between true and predicted ranking, considering the 10% of bulls with the highest breeding values (TOP10) were calculated. The mean ĥ² values were under- and overestimated for all percentages of precocious females when logit/probit and probit/logit models used. In addition, the mean squared errors of these models were high when compared with those obtained with the probit/probit and logit/logit models. Considering ĥ², probit/probit and logit/logit were also superior to logit/probit and probit/logit, providing values close to the parametric heritability. Logit/probit and probit/logit presented low Pearson correlations, whereas the correlations obtained with probit/probit and logit/logit ranged from moderate to high. With respect to the TOP10 bulls, logit/probit and probit/logit presented much lower percentages than probit/probit and logit/logit. The genetic parameter estimates and predictions of breeding values of the animals obtained with the logit/logit and probit/probit models were similar. In contrast, the results obtained with probit/logit and logit/probit were not satisfactory. There is need to compare the estimation and prediction ability of logit and probit link functions.