Derivative-free optimization and filter methods to solve nonlinear constrained problems

In real optimization problems, usually the analytical expression of the objective function is not known, nor its derivatives, or they are complex. In these cases it becomes essential to use optimization methods where the calculation of the derivatives, or the verification of their existence, is not necessary: the Direct Search Methods or Derivative-free Methods are one solution. When the problem has constraints, penalty functions are often used. Unfortunately the choice of the penalty parameters is, frequently, very difficult, because most strategies for choosing it are heuristics strategies. As an alternative to penalty function appeared the filter methods. A filter algorithm introduces a function that aggregates the constrained violations and constructs a biobjective problem. In this problem the step is accepted if it either reduces the objective function or the constrained violation. This implies that the filter methods are less parameter dependent than a penalty function. In this work, we present a new direct search method, based on simplex methods, for general constrained optimization that combines the features of the simplex method and filter methods. This method does not compute or approximate any derivatives, penalty constants or Lagrange multipliers. The basic idea of simplex filter algorithm is to construct an initial simplex and use the simplex to drive the search. We illustrate the behavior of our algorithm through some examples. The proposed methods were implemented in Java.

Derivative-free nonlinear optimization filter simplex

The filter method is a technique for solving nonlinear programming problems. The filter algorithm has two phases in each iteration. The first one reduces a measure of infeasibility, while in the second the objective function value is reduced. In real optimization problems, usually the objective function is not differentiable or its derivatives are unknown. In these cases it becomes essential to use optimization methods where the calculation of the derivatives or the verification of their existence is not necessary: direct search methods or derivative-free methods are examples of such techniques. In this work we present a new direct search method, based on simplex methods, for general constrained optimization that combines the features of simplex and filter methods. This method neither computes nor approximates derivatives, penalty constants or Lagrange multipliers.

Gestão e monitorização de uma rede departamental: um caso de estudo

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Open-source software in operations research in engineering teaching

ENEGI 2013: Atas do 2º Encontro Nacional de Engenharia e Gestão Industrial, Universidade de Aveiro, 17 e 18 de maio de 2013, Aveiro, Portugal.

A questão da língua na União Europeia – implicações sobre a liberdade de circulação de mercadorias

Dissertação apresentada ao Instituto Superior de Contabilidade e Administração do Porto para a obtenção do Grau de Mestre em Empreendedorismo e Internacionalização Orientada pela Mestre Maria Luísa Verdelho Alves

An Efficient Long Distance Echo Canceller

This paper describes an implementation of a long distance echo canceller, operating on full-duplex with hands-free and in real-time with a single Digital Signal Processor (DSP). The proposed solution is based on short length adaptive filters centered on the positions of the most significant echoes, which are tracked by time delay estimators, for which we use a new approach. To deal with double talking situations a speech detector is employed. The floating-point DSP TMS320C6713 from Texas Instruments is used with software written in C++, with compiler optimizations for fast execution. The resulting algorithm enables long distance echo cancellation with low computational requirements, suited for embbeded systems. It reaches greater echo return loss enhancement and shows faster convergence speed when compared to the conventional approach. The experimental results approach the CCITT G.165 recommendation levels.

Diferença entre os géneros na análise cinemática e eletromiográfica do membro superior durante uma atividade diária de beber

As diferenças entre os géneros parecem surgir desde a origem da humanidade, quando a função do homem era caçar e da mulher fornecer cuidados às crianças e realizar trabalhos de cariz manual. O membro superior apresenta um papel primordial na execução da maioria das atividades relevantes para o ser humano, sendo pertinente a realização de avaliações mais objetivas do mesmo. Com a realização deste estudo pretendemos verificar se existem diferenças entre os géneros nos parâmetros eletromiográficos e cinemáticos do movimento durante uma atividade diária; perceber se os valores da eletromiografia e da cinemática do membro superior são dependentes do género à medida que a distância do objeto é alterada e ainda, levar a cabo a análise da atividade de beber. Para tal foram avaliados parâmetros de qualidade de movimento e parâmetros de recrutamento muscular em 15 indivíduos do género feminino e 15 indivíduos do género masculino com idades compreendidas entre os 18 e os 30 anos numa atividade de beber em três momentos diferentes. Para a análise cinemática foi utilizado o software Qualysis Motion Capture e para a análise eletromiográfica o software AcqKnowledge Analysis. Com os resultados obtidos constatamos que a percentagem de ativação muscular e os ângulos de flexão do ombro e flexão do cotovelo apresentam diferenças estatisticamente significativas (p<0.05) entre os géneros, sendo o grupo feminino a apresentar valores superiores. Aferiu-se também que a percentagem de ativação do músculo Deltoide Anterior parece ser influenciado pelo género (p<0.05) ao longo das três distâncias em estudo, sendo novamente o grupo feminino a apresentar valores superiores. Para além disto, aquando do movimento de alcançar, verificaram-se evidências estatísticas (p<0.05) do envolvimento do tronco em todas as distâncias de alcance do objeto, inclusive numa distância inferior ao comprimento do braço. Este estudo permitiu a descrição detalhada da eletromiografia e cinemática do movimento do membro superior de alcançar e transportar numa atividade diária, bem como uma comparação da mesma entre o grupo masculino e grupo feminino.

Eficácia do Constraint-Induced Movement Therapy, em utentes com sequelas de Acidente Vascular Encefálico, até 9 meses

O Acidente Vascular Encefálico é uma das principais causas de morte, tornando-se cada vez mais iminente processos de reabilitação que minimizem as sequelas, nomeadamente as limitações do membro superior que dificultam o envolvimento em atividades da vida diária. O Constraint-Induced Movement Therapy, surge como uma abordagem que incrementa o uso do membro superior mais afetado. A presente investigação trata-se de um estudo de casos múltiplos. Pretende-se verificar se existem melhorias na funcionalidade do membro superior mais afetado, analisar em que atividades da vida diária são visíveis melhorias funcionais e compreender se o maior envolvimento nas atividades diárias está diretamente relacionado com a melhoria na capacidade funcional. Pretende-se ainda que os valores obtidos no Wolf Motor Function Test sejam um contributo para a sua validação para a população portuguesa. Utilizou-se um questionário para recolha de dados pessoais e clínicos (amplitudes de movimento, dor e espasticidade); o Wolf Motor Function Test e o Action Research Arm Test para verificar a funcionalidade do membro superior mais afetado; e a Motor Activity Log que avalia o envolvimento em atividades da vida diária. O grupo é constituído por 3 utentes que sofreram um primeiro Acidente Vascular Encefálico até 9 meses de evolução, internados na Santa Casa da Misericórdia de Monção e que cumpriam os critérios de inclusão. O programa foi implementado três horas/dia, durante 10 dias, mantendo a restrição no membro superior menos afetado durante 90% do dia acordado. Como se trata de um estudo de casos múltiplos, analisou-se cada participante individualmente e verificou-se a diferença entre os resultados finais e iniciais para cada uma das variáveis. Os resultados obtidos revelam ganhos na amplitude de movimento, velocidade de execução e capacidade funcional do membro superior mais afetado, nomeadamente nas funções de preensão e pinça da mão, bem como se testemunhou minimização do fenómeno learned nonuse. Verificaram-se ganhos funcionais em todos os participantes nas atividades da vida diária apesar de serem diferentes de participante para participante. Dois participantes afirmaram que voltariam a participar no programa.Conclui-se, assim que a técnica resulta em ganhos funcionais nestes utentes, indicando um caminho alternativo a outras abordagens de reabilitação.

Simulação, em software adequado, da sintomatologia vibracional de avarias mecânicas de máquinas rotativas

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica na Área de Manutenção e Produção

Comportamento do tronco na fase inicial da sequência de movimento de sentado para de pé, em indivíduos com Acidente Vascular Encefálico, em fase aguda

As alterações do controlo postural do tronco observadas em indivíduos pós acidente vascular encefálico (AVE) podem traduzir-se em dificuldades na realização da sequência de movimento de sentado para de pé (STS). Desta forma, o presente estudo teve como objetivo descrever o comportamento do tronco, durante a primeira fase do STS, em cinco indivíduos pós-AVE, em fase aguda. Para tal, os indivíduos foram avaliados em dois momentos, antes (M0) e após (M1) um período de intervenção de 3 meses. Recorreu-se ao Software de Avaliação Postural (SAPo) para analisar o deslocamento do tronco no sentido anterior, bem como a simetria entre hemitronco contralesional vs. ipsilesional. Avaliou-se também o controlo postural e equilíbrio através das Escala de Avaliação Postural para Pacientes com Sequelas de AVE (PASS) e Escala de Equilíbrio de Berg (EEB), respetivamente. Para cada indivíduo foi desenvolvido um processo de raciocínio clínico tendo por base a avaliação observacional de componentes do movimento. Os resultados evidenciaram uma diminuição do deslocamento do tronco entre M0 e M1, em três dos cinco indivíduos, no que se refere ao ângulo do plano horizontal - EIPS - ângulo inferior da omoplata e do plano horizontal – EIPS – acrómio; outro dos indivíduos, no M0 não foi capaz de realizar o deslocamento do tronco, mas concluiu-o em M1; e outro indivíduo aumentou esse deslocamento nos dois ângulos. Em relação à diferença das distâncias entre o hemitronco contralesional vs ipsilesional, para o ângulo superior da omoplata e C7, estes resultados diminuíram de M0 para M1 em todos os indivíduos. Em quatro dos cinco indivíduos, as diferenças das distâncias para o ângulo inferior da omoplata e T7 e o ângulo inferior da omoplata e a EIPS, entre o hemitronco contralesional vs ipsilesional também diminuíram no M1 comparativamente ao M0. Foi ainda possível observar que todos os indivíduos apresentaram uma melhor extensão linear do tronco na posição inicial de sentado em M1 comparativamente a M0. Para as escalas aplicadas, PASS e EEB, a maioria dos indivíduos em estudo duplicou em M1 a pontuação obtida em M0. Concluindo, os participantes do estudo evidenciaram um menor deslocamento anterior do tronco durante o STS, assim como, uma maior simetria entre os dois hemitroncos, após uma intervenção de fisioterapia baseada nos princípios do conceito de Bobath.

Efetividade do conceito de Mulligan comparativamente ao exercício terapêutico supervisionado na diminuição da dor no ombro em atletas de Polo Aquático

Introdução: A aplicação das técnicas de Mulligan têm como objetivo reduzir a dor, aumentar as amplitudes articulares e melhorar a funcionalidade, assim como sobre a aplicação de um programa exercícios supervisionados ao complexo articular do ombro. O propósito de um programa de exercícios do ombro pode ser dirigido para o alívio da dor, para o equilíbrio e aumento da força muscular, assim como para restabelecer sem dor as amplitudes articulares de movimento. Objetivos: Este estudo teve como objectivo comparar a eficácia do conceito de Mulligan com um programa de exercícios terapêuticos na diminuição da dor no ombro em atletas de Polo Aquático. Métodos: Realizou-se um estudo quase-experimental, sendo a amostra composta por 13 atletas do sexo masculino e 11 atletas do sexo feminino, que apresentavam dor na região do ombro, com idades compreendidas entres os 19 e os 32 anos de idade (n=24). Foi aplicado um questionário para a recolha da informação relativa à caracterização do atleta e á presença de dor. A avaliação foi realizada em diversos momentos, nomeadamente avaliação pré tratamento, avaliação pós primeira, segunda e terceira semana de tratamento, utilizando o instrumento EVA. Estatística: Procedeu-se à análise estatística descritiva e recorreu-se ao teste de Willcoxon, Teste T para testar associação entre a intensidade da dor e os diferentes momentos da avaliação da dor, a Teste de Willcoxon para testar associação entre a intensidade da dor entre os diferentes momentos de avaliação. Foi usado um nível de significância de 0,05. Resultados: Os resultados demonstram que nos dois grupos os atletas tiveram diminuição da intensidade da dor no ombro, embora se tenha verificado que a intervenção com MVM produz resultados mais rápidos e eficazes na diminuição da intensidade da dor, comparativamente á intervenção com exercícios terapêuticos supervisionados em atletas de Polo Aquático com dor no ombro. Conclusão: A intervenção com mobilização com movimento teve maior eficácia na diminuição intensidade da dor comparativamente á intervenção com exercícios terapêuticos supervisionados em atletas com dor no ombro.

A biosignal embedded system for physiological computing

Thesis submitted in the fulfilment of the requirements for the Degree of Master in Electronic and Telecomunications Engineering

Logistic optimization in tourism networks

55th European Regional Science Association Congress, Lisbon, Portugal (25-28 August 2015).

Projecto de execução de estruturas e fundações de uma obra de arte corrente em betão armado e pré-esforçado

Trabalho de Projecto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil.

Vantagens e desvantagens no desenvolvimento de recursos educativos para dispositivos móveis. CV Learning Mobile - Software educativo sobre “Organização Administrativa de Cabo Verde”

Não é recente a contribuição das tecnologias de informação e comunicação em processos de ensino/aprendizagem, no sentido da proliferação de conhecimento, de forma fácil e rápida. Com a contínua evolução tecnológica, surgem novos conceitos relativamente a processos de ensino/aprendizagem assentes nessas tecnologias. A aprendizagem por meio de dispositivos móveis, o m-Learning, é um exemplo, sendo um campo de investigação educacional em franca evolução, que explora essencialmente a mobilidade e a interactividade. No âmbito desta dissertação, pretende-se analisar a tecnologia m-Learning, fazendo referência as principais vantagens e desvantagens desta tecnologia. Neste sentido, e por pretendermos dar o nosso contributo ao ensino cabo-verdiano, onde a utilização de tal tecnologia é ainda inexistente, desenvolveu-se a aplicação CV Learning Mobile, um software educativo sobre a “Organização Administrativa de Cabo Verde”, como resultado do estudo efectuado.