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.

Numerical optimization experiments using the hyperbolic smoothing strategy to solve MPCC

In this work we solve Mathematical Programs with Complementarity Constraints using the hyperbolic smoothing strategy. Under this approach, the complementarity condition is relaxed through the use of the hyperbolic smoothing function, involving a positive parameter that can be decreased to zero. An iterative algorithm is implemented in MATLAB language and a set of AMPL problems from MacMPEC database were tested.

Analysis of functionally graded sandwich plate structures with piezoelectric skins, using B-spline finite strip method

Functionally graded materials are composite materials wherein the composition of the constituent phases can vary in a smooth continuous way with a gradation which is function of its spatial coordinates. This characteristic proves to be an important issue as it can minimize abrupt variations of the material properties which are usually responsible for localized high values of stresses, and simultaneously providing an effective thermal barrier in specific applications. In the present work, it is studied the static and free vibration behaviour of functionally graded sandwich plate type structures, using B-spline finite strip element models based on different shear deformation theories. The effective properties of functionally graded materials are estimated according to Mori-Tanaka homogenization scheme. These sandwich structures can also consider the existence of outer skins of piezoelectric materials, thus achieving them adaptive characteristics. The performance of the models, are illustrated through a set of test cases. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Autonomy of long-stay psychiatric inpatients

OBJECTIVE: To assess personal autonomy of long-stay psychiatric inpatients, to identify those patients who could be discharged and to evaluate the impact of sociodemographic variables, social functioning, and physical disabilities on their autonomy was also assessed. METHODS: A total of 584 long-stay individuals of a psychiatric hospital (96% of the hospital population) in Southern Brazil was assessed between July and August 2002. The following instruments, adapted to the Brazilian reality, were used: independent living skills survey, social behavioral schedule, and questionnaire for assessing physical disability. RESULTS: Patients showed severe impairment of their personal autonomy, especially concerning money management, work-related skills and leisure, food preparation, and use of transportation. Autonomy deterioration was associated with length of stay (OR=1.02), greater physical disability (OR=1.54; p=0.01), and male gender (OR=3.11; p<0.001). The risk estimate of autonomy deterioration was 23 times greater among those individuals with severe impairment of social functioning (95% CI: 10.67-49.24). CONCLUSIONS: In-patients studied showed serious impairment of autonomy. While planning these patients' discharge their deficits should be taken into consideration. Assessment of patients' ability to function and to be autonomous helps in identifying their needs for care and to evaluate their actual possibilities of social reinsertion.

Distribuição dos receptores da adenosina no plexo mioentérico – músculo longitudinal do íleo de rato: implicações funcionais

A acetilcolina (ACh) é o neurotransmissor mais importante no controlo da motilidade gastrointestinal. A libertação de ACh dos neurónios entéricos é regulada por receptores neuronais específicos (De Man et al., 2003). Estudos prévios demonstraram que a adenosina exerce um papel duplo na libertação de ACh dos neurónios entéricos através da activação dos receptores inibitórios A1 e facilitatórios A2A (Duarte-Araújo et al., 2004). O potencial terapêutico dos compostos relacionados com a adenosina no controlo da motilidade e da inflamação intestinal, levou-nos a investigar o papel dos receptores com baixa afinidade para a adenosina, A2B e A3, na libertação de acetilcolina induzida por estimulação eléctrica nos neurónios mioentéricos. Estudos de imunolocalização mostraram que os receptores A2B exibem um padrão de distribuição semelhante ao do marcador de células gliais (GFAP). No que respeita aos receptores A1 e A3, estes encontram-se distribuídos principalmente nos corpos celulares dos neurónios ganglionares mioentéricos, enquanto os receptores A2A estão localizados predominantemente nos terminais nervosos colinérgicos. Neste trabalho mostrou-se que a modulação da libertação de ACh-[3H] (usando os antagonistas selectivos DPCPX, ZM241385 e MRS1191) é balanceada através da activação tónica dos receptores inibitórios (A1) e facilitatórios (A2A e A3) pela adenosina endógena. O antagonista selectivo dos receptores A2B, PSB603, não foi capaz de modificar o efeito inibitório da NECA (análogo da adenosina com afinidade para receptores A2). O efeito facilitatório do agonista dos receptores A3, 2-Cl-IB MECA (1-10 nM), foi atenuado pelo MRS1191 e pelo ZM241385, os quais bloqueiam respectivamente os receptores A3 e A2A. Contrariamente à 2-Cl-IB MECA, a activação dos receptores A2A pelo CGS21680C, atenuou a facilitação da libertação de ACh induzida pela activação dos receptores nicotínicos numa situação em que a geração do potencial de acção neuronal foi bloqueada pela tetrodotoxina. A localização diferencial dos receptores excitatórios A3 e A2A ao longo dos neurónios mioentéricos explica porque razão a estimulação dos receptores A3 (com 2-Cl-IB MECA) localizados nos corpos celulares dos neurónios mioentéricos exerce um efeito sinérgico com os receptores facilitatórios A2A dos terminais nervosos no sentido de aumentarem a libertação de ACh. Os resultados apresentados consolidam e expandem a compreensão actual da distribuição e função dos receptores da adenosina no plexo mioentérico do íleo de rato, e devem ser tidos em consideração para a interpretação de dados relativos às implicações fisiopatológicas da adenosina nos transtornos da motilidade intestinal.

Intervenção em fisioterapia numa prótese total do ombro

Introdução: A artroplastia total do ombro é largamente aceite como tratamento para uma variedade de patologias do ombro com dor persistente e perda acentuada da funcionalidade. Em termos globais, os resultados obtidos após a intervenção cirúrgica são bastante bons, parecendo estar, no entanto, condicionados com a patologia subjacente e a qualidade da coifa dos rotadores. Objectivo: Pretende-se com este trabalho descrever e avaliar a eficácia de um plano de intervenção numa prótese total do ombro com integridade da coifa dos rotadores. Metodologia: Paciente sexo feminino, 61 anos, reformada, com dor acentuada no ombro esquerdo desde há três anos, submetida a uma cirurgia de colocação de prótese total do ombro. Apresentava limitação da amplitude articular, diminuição da força, alteração do ritmo escapulo-umeral e ligeira incapacidade funcional. Cinco semanas após a cirurgia, iniciou sessões diárias de fisioterapia durante 12 semanas. A intervenção incluiu a aplicação de modalidades anti-álgicas, mobilização articular, fortalecimento muscular e reeducação neuromuscular. Foi avaliada em quatro momentos: antes da intervenção (M1), 4 (M2), 7 (M3) e 12 (M4) semanas após. Resultados: A dor diminuiu de 4 para 0 (END) no final de 7 semanas e as amplitudes articulares passivas aproximaram-se dos valores definidos pelo protocolo com a flexão/elevação anterior a evoluir de 90º para 130º; a abdução/elevação lateral de 80º para 110º e a rotação medial de 35º para 70º. A força muscular inicial era de 3 nos grupos musculares flexores, extensores e rotadores do ombro atingindo no final grau 4. O ritmo escapulo-umeral demonstrou assincronia durante a elevação do ombro na primeira avaliação, ficando quase normalizado no final das sessões. Quanto à funcionalidade, antes da intervenção o score obtido foi de 30.8 atingindo um valor de 11.6 no final das sessões de tratamento. Conclusão: Após 12 semanas de tratamento, os objectivos delineados foram praticamente atingidos, uma vez que a utente já não refere dor no ombro e apresenta uma boa capacidade funcional, apesar de apresentar ligeiras diferenças nas amplitudes articulares e força muscular esperadas, apontando para o sucesso do protocolo de tratamento aplicado.

Avaliação da dose efetiva recebida pelo técnico de radiologia no contexto ocupacional

Introdução – As funções a desempenhar pelos técnicos de radiologia (TR) envolvem exposição ocupacional às radiações ionizantes, podendo acarretar potenciais efeitos biológicos. Metodologia – De modo a avaliar a dose efetiva recebida pelo TR nos diferentes métodos de estudo radiológico em que este trabalha, procedeu-se à realização de um estudo exploratório-descritivo. Efetuaram-se medições com dosímetros termoluminescentes em cinco valências radiológicas e foram aplicados questionários aos TR para determinar o tempo total de trabalho, bem como as medidas gerais de proteção radiológica utilizadas durante o período de medições. Resultados – Verificou-se que as doses efetivas, calculadas por hora, foram mais elevadas na valência de radiologia de intervenção, com os dados obtidos sobre a proteção plumbínea, sendo que a valência com menor dose efetiva calculada por hora foi a de mamografia, que apresentou um valor de medição igual a zero. Conclusões – Com o presente estudo conclui-se que existem diferenças de dose efetiva recebida de acordo com a função desempenhada pelo TR. Pela extrapolação dos valores calculados para doses efetivas anuais, verificou-se que os valores correspondentes a cada valência se encontram muito abaixo do limite anual legal de 20mSv.

Análise de risco em organizações: caso de estudo

Dissertação Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica no perfil de Manutenção e Produção

Preparatory and field work phases in the qualitative empirical research process in management: the case studies approach

Purpose: The aim of this paper is to promote qualitative methodology within the scientific community of management. The specific objective is oriented to propose an empirical research process based on case study method. This is to ensure rigor in the empirical research process, that future research may follow a similar procedure to that is proposed. Design/methodology/approach: Following a qualitative methodological approach, we propose a research process that develops according to four phases, each with several stages. This study analyses the preparatory and field work phases and their stages. Findings: The paper shows the influence that case studies have on qualitative empirical research process in management. Originality/value:. Case study method assumes an important role within qualitative research by allowing for the study and analysis of certain types of phenomena that occur inside organisations, and in respect of which quantitative studies cannot provide an answer.

Espiritualidade no local de trabalho : da liderança ao empenhamento na Cybermap, Lda

Dissertação de Mestrado em Gestão de Empresas/MBA

Banco de ensaios para micro geração eólica

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

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.