Stability of parametrically excited differential equations

Sufficient stability criteria for classes of parametrically excited differential equations are developed and applied to example problems of a dynamical nature.

Stability requirements are presented in terms of 1) the modulus of the amplitude of the parametric terms, 2) the modulus of the integral of the parametric terms and 3) the modulus of the derivative of the parametric terms.

The methods employed to show stability are Liapunov’s Direct Method and the Gronwall Lemma. The type of stability is generally referred to as asymptotic stability in the sense of Liapunov.

The results indicate that if the equation of the system with the parametric terms set equal to zero exhibits stability and possesses bounded operators, then the system will be stable under sufficiently small modulus of the parametric terms or sufficiently small modulus of the integral of the parametric terms (high frequency). On the other hand, if the equation of the system exhibits individual stability for all values that the parameter assumes in the time interval, then the actual system will be stable under sufficiently small modulus of the derivative of the parametric terms (slowly varying).

Efeito da Suplementação com L-arginina em subpopulações linfocitárias de ratos submetidos a esplenectomia total isolada ou combinada com autoimplante esplênico

A L-arginina é reconhecida como um nutriente de fundamental importância na resposta imune, apesar de seus efeitos serem, por vezes, considerados inconstantes. O autoimplante esplênico tem sido proposto como alternativa à esplenectomia total isolada, mas existem preocupações quanto à eficácia do restabelecimento da resposta imune, haja vista que o paciente pode permanecer com risco aumentado de desenvolvimento de infecção fulminante pós esplenectomia, mesmo após a regeneração morfológica do órgão. O objetivo deste estudo foi avaliar a participação da suplementação dietética com L-arginina em subpopulações linfocitárias no sangue, no baço e nos autoimplantes esplênicos de ratos submetidos a esplenectomia isolada ou combinada com autoimplante esplênico. Foram utilizados 42 ratos Sprague-Dawley machos, randomicamente distribuídos em seis grupos: 1 Controle operação simulada; 2 esplenectomia total; 3 esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico; 4 Controle operação simulada, com suplementação de L-arginina; 5 esplenectomia total, com suplementação de L-arginina; e 6 esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico, com suplementação de L-arginina. Os animais dos grupos 4, 5 e 6 receberam suplementação de L-arginina, uma vez ao dia, durante 15 dias anteriores a coleta sangüínea realizada imediatamente antes dos procedimentos operatórios (semanas 0 e 12). A dose utilizada foi de 1,0 g/kg/dia, administrada por via intragástrica em bolus. As avaliações foram realizadas por meio de hemograma e citometria de fluxo. A análise estatística utilizou testes paramétricos e nãoparamétricos, sendo p<0,05 considerado para a rejeição da hipótese nula. A suplementação com L-arginina acarretou elevação da contagem relativa e absoluta de neutrófilos periféricos, 12 semanas após a realização de esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico. A esplenectomia total ocasionou diminuição da contagem relativa de linfócitos T totais, T CD4+ e T CD8β no sangue, mas a suplementação dietética com L-arginina evitou a diminuição do percentual de células T totais e T CD8β no sangue dos animais submetidos a autoimplante esplênico. Tanto a realização de autoimplante esplênico como a suplementação de L-arginina previnem a diminuição da subpopulação de linfócitos T CD4+ no sangue periférico, fato que usualmente ocorre após realização de esplenectomia total. Houve maior proliferação de células brancas / g de tecido nos autoimplante esplênico dos animais suplementados, porém a suplementação não influenciou a contagem de linfócitos T, T CD4+ e B de zona marginal de baço. A suplementação do aminoácido L-arginina após a realização de esplenectomia total combinada com autoimplante esplênico em ratos foi capaz de reverter alterações observadas em algumas das subpopulações linfocitárias, ocasionadas pela esplenectomia.

Associações da espessura do complexo médio-intimal da carótida com o estado oxidativo, metabólico e nutricional em crianças pré-púberes obesas e eutróficas

A prevalência de obesidade infantil vem crescendo em todo o mundo e está associada com aumento da morbimortalidade por doenças cardiovasculares na vida adulta. A obesidade na infância, somada às alterações no metabolismo glicêmico e lipídico e ao aumento do estresse oxidativo e estado inflamatório contribuem para o aumento da espessura do complexo médio-intimal da carótida (carotid artery intima-medial thickness - cIMT) em tenra idade, possibilitando o desenvolvimento precoce do processo aterosclerótico. O objetivo deste estudo foi avaliar e comparar a cIMT, os indicadores do metabolismo glicídico e lipídico, o estado oxidativo e antioxidante, a composição corporal e o consumo alimentar em crianças pré-púberes obesas e eutróficas e determinar as inter-relações entre as variáveis. Foram medidos massa corporal total (MCT), estatura (E), circunferência da cintura (CC); glicemia, insulina, colesterol total (CT), lipoproteína de baixa densidade (LDL-colesterol), lipoproteína de alta densidade (HDL-colesterol), ácido úrico, proteína C-reativa ultra-sensível (PCR-us) e capacidade antioxidante (DPPH) sanguíneos; cIMT (USG, General Eletric); consumo alimentar (3 recordatórios de 24 h) para análise de macronutrientes e ácidos graxos. Foram, ainda, calculados o índice de massa corporal por idade (IMC/I) e HOMA-IR. O grupo de crianças obesas (n = 30) apresentava IMC/I acima do p97 (WHO, 2007) cujos dados foram comparados com os de um grupo controle (n = 25), composto por crianças eutróficas, da mesma faixa etária. As análises estatísticas acompanharam as características da amostra para dados não-paramétricos, com graus de significância de p < 0,05. A idade das crianças, em média, foi de 7,8 1,3 anos. A comparação dos indicadores entre os grupos mostrou valores significativamente maiores de MCT, IMC/I, CC, consumo calórico e de carboidratos, CT, LDL-colesterol, insulina, HOMA-IR, ácido úrico, PCR-us e cIMT no grupo de crianças obesas. Foram encontradas associações positivas da cIMT com MCT, IMC/I e CC. Essa última associou-se positivamente com ácido úrico, insulina e HOMA-IR. A PCR-us mostrou associação positiva com MCT, IMC/I, CC, ácido úrico, insulina e HOMA-IR. Os resultados analisados nos permitem concluir que as crianças obesas apresentaram maior massa adiposa abdominal, maior consumo energético, proveniente de carboidratos e valores maiores dos fatores de risco para doenças cardiovasculares do que seus pares eutróficos. Nossos resultados analisados em conjunto, mostram que a obesidade infantil acarreta danos cardiometabólicos que poderão causar prejuízos a saúde na vida adulta. O processo de aterosclerose precoce sofre influência da massa de gordura total e abdominal, a qual está diretamente relacionada à resistência à insulina, ao estado inflamatório e antioxidante. O conhecimento dos fatores de risco desta população deverá embasar estratégias de tratamento com o objetivo de reduzir a morbimortalidade por doenças cardiovasculares na idade adulta.

Algoritmos Genéticos para Síntese de Filtros Aplicados em Controle por Modo Deslizante.

Nesta Dissertação propõe-se a aplicação de algoritmos genéticos para a síntese de filtros para modular sinais de controladores a estrutura variável e modo deslizante. A modulação do sinal de controle reduz a amplitude do sinal de saída e, consequentemente, pode reduzir o consumo de energia para realizar o controle e o chattering. Esses filtros também são aplicados em sistemas que possuem incertezas paramétricas nos quais nem todas as variáveis de estado são medidas. Nesses sistemas, as incertezas nos parâmetros podem impedir que seus estados sejam estimados com precisão por observadores. A síntese desses filtros necessita da obtenção da envoltória, que é o valor máximo da norma de cada resposta impulsiva admissível no sistema. Após este passo, é sintetizado um filtro que seja um majorante para a envoltória. Neste estudo, três métodos de busca da envoltória por algoritmos genéticos foram criados. Um dos métodos é o preferido, pois apresentou os melhores resultados e o menor tempo computacional.

Controle a estrutura variável para atenuar modos ressonantes em servomecanismos.

Nesta dissertação é mostrada experimentalmente a existência de modos ressonantes em servomotores de corrente contínua sem núcleo de ferro. Até onde se sabe, não já publicações ou documentos técnicos de fabricantes que relatam esse efeito neste tipo de motor. Foi observado também que a frequência da ressonância é variável e que possivelmente depende da temperatura interna do motor. Conforme e mostrado em simulações técnicas tradicionais para o controle de motores podem não ser eficazes para lidar com esses modos ressonantes. Com o objetivo de amortecer a ressonância e obter o controle de velocidade e posição desses motores, são desenvolvidos controladores por modo deslizante baseados em funções de chaveamento obtidas por observadores de alto ganho. Esse controle e robusto a incertezas paramétricas e perturbações. Com o auxílio de simulações são mostrados os pontos fortes e limitações de cada um dos controladores.

Gain-switched dynamics of tapered waveguide bow-tie lasers

The use of tapered waveguide lasers and amplifiers for enhanced picosecond pulse generation has led to order-of-magnitude peak power and pulse energy improvements. Monolithic pulse generation schemes have so far relied on a double-tapered bow-tie structure. The modeling of tapered lasers has so far been limited to steady-state operation or has lacked experimental comparison. This paper considers both experimentally and theoretically the gain-switched performance of bow-tie lasers of various taper angles. The role of transverse-mode spatial hole burning in tapered waveguide lasers is thereby investigated.

Three band-gap QW intermixing in InP/InGaAs/InGaAsP system for monolithically integrated optical switch

Quantum well intermixing is a key technique for photonic integration. The intermixing of InP/InGaAs/InGaAsP material involving the deposition of a layer of sputtered SiO2 on the semiconductor surface, followed by thermal annealing has allowed good control of the intermixing process and has been used to fabricate extended cavity lasers. This will be used for optimization of the performance of optical switches consisting of passive components, modulators and amplifiers.

Environmentally stable ytterbium figure-of-eight fiber laser producing 177-fs pulses

Pulses of 177 fs and 1035 nm, with average power of 1.2 mW, have been generated directly from a passively mode-locked Yb-doped figure-of-eight fiber laser, with a nonlinear optical loop mirror for mode-locking and pairs of diffraction gratings for intracavity dispersion compensation. To our knowledge, these are the shortest pulses ever to come from a passively mode-locked Yb-doped figure-of-eight fiber laser. This represents a 5-fold reduction in pulse duration compared with that of previously reported passively mode-locked Yb-doped figure-of-eight fiber lasers. Stable pulse trains are produced at the fundamental repetition rate of the resonator, 24.0 MHz. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Generation of 207-femtosecond pulses from a ytterbium figure-of-eight fibre laser

We report the generation of 207-fs pulses with 1.2mW average power at 1036 nm directly from a passively mode-locked Yb-doped fibre laser with a nonlinear optical loop mirror for mode-locking and pairs of diffraction gratings for intracavity dispersion compensation. These results imply a 4-fold reduction in pulse duration over previously reported figure-of-eight cavity passively mode-locked Yb-doped fibre lasers. Stable pulse trains are produced at the fundamental repetition rate of the resonator, 24.0MHz. On the other hand, this laser offers a cleaner spectrum and greater stability and is completely self-starting.

Evaluation of the Uncertainties Caused by the Forward Scattering in Turbidity Measurement of the Coagulation Rate

The forward scattering light (FSL) received by the detector can cause uncertainties in turbidity measurement of the coagulation rate of colloidal dispersion, and this effect becomes more significant for large particles. In this study, the effect of FSL is investigated on the basis of calculations using the T-matrix method, an exact technique for the computation of nonspherical scattering. The theoretical formulation and relevant numerical implementation for predicting the contribution of FSL in the turbidity measurement is presented. To quantitatively estimate the degree of the influence of FSL, an influence ratio comparing the contribution of FSL to the pure transmitted light in the turbidity measurement is introduced. The influence ratios evaluated under various parametric conditions and the relevant analyses provide a guideline for properly choosing particle size, measuring wavelength to minimize the effect of FSL in turbidity measurement of coagulation rate.

二维无关联振子系统的量子化及能谱中长程关联的理论分析

量子经典对应是人们一直关心的基本问题．早期的WKB量子论及其推广EBK理论分别给出了一维及多维可积系统周期轨道的作用量量子化条件，但是，这些理论都没有明确的给出周期轨道与量子能级之间的对应关系．另一方面，近年来，人们在数值计算中发现量子能谱中存在着与周期轨道有紧密联系的长程关联，但是目前对长程关联的研究大多局限于数值计算，其背后的动力学原因有待进一步的探讨。应用二维无关联振子系统具有的标度不变性，对量子态密度进行Fourier变换，得到二维无关联振子系统的回归函数．另一方面，在有理环面上积分Hamiltonian运动方程，数值计算给出二维无关联四次振子系统的半经典回归谱。对二维无关联四次振子系统的量子回归谱和经典回归谱进行比较，量子和经典回归谱中的峰(显示了能级之间存在着长程关联)的位置大致一定验证了Berry-Tabor求迹公式的有效性。从可积系统的Be：rry-Tabor公式出发，导出了二维可积系统周期轨道作用量量子化条件，考虑有理环面上周期轨道必须满足的周期性条件，找到了量子能级与经典周期轨道之间的对应关系．这一对应关系表明，二维无关联振子系统的一组能级与一组周期轨道之间存在着一一对应关系。这组能级对应的周期轨道具有相同的拓扑，但每条周期轨道对应的系统能量等于它所对应的量子能级。进一步的，我们用二维无关联振子系统的量子经典对应关系去分析量子能谱中的长程关联。分析表明，当二维无关联振子系统回归函数中的作用量取某一系统能量下某一周期轨道的作用量的值时，那些与这一周期轨道拓扑相同的周期轨道对应的量子能级对回归函数的贡献相干。这些具有相同拓扑的周期轨道对应的量子能级间存在着长程关联。

Multistep Methods for Integrating the Solar System

High order multistep methods, run at constant stepsize, are very effective for integrating the Newtonian solar system for extended periods of time. I have studied the stability and error growth of these methods when applied to harmonic oscillators and two-body systems like the Sun-Jupiter pair. I have also tried to design better multistep integrators than the traditional Stormer and Cowell methods, and I have found a few interesting ones.

A comparison of a range of models for dispersion in a partially stratified room

A comparative study of models used to predict contaminant dispersion in a partially stratified room is presented. The experiments were carried out in a ventilated test room, with an initially evenly dispersed pollutant. Air was extracted from the outlet in the ceiling of the room at 1 and 3 air changes per hour. A small temperature difference between the top and bottom of the room causes very low air velocities, and higher concentrations, in the lower half of the room. Grid-independent CFD calculations were compared with predictions from a zonal model and from CFD using a very coarse grid. All the calculations show broadly similar contaminant concentration decay rates for the three locations monitored in the experiments, with the zonal model performing surprisingly well. For the lower air change rate, the models predict a less well mixed contaminant distribution than the experimental measurements suggest. With run times of less than a few minutes, the zonal model is around two orders of magnitude faster than coarse-grid CFD and could therefore be used more easily in parametric studies and sensitivity analyses. For a more detailed picture of internal dispersion, a CFD study using coarse and standard grids may be more appropriate.

On the Exploitation of the Inherent Error Resilience of Wireless Systems under Unreliable Silicon

In this paper, we investigate the impact of circuit misbehavior due to parametric variations and voltage scaling on the performance of wireless communication systems. Our study reveals the inherent error resilience of such systems and argues that sufficiently reliable operation can be maintained even in the presence of unreliable circuits and manufacturing defects. We further show how selective application of more robust circuit design techniques is sufficient to deal with high defect rates at low overhead and improve energy efficiency with negligible system performance degradation.

Electron-phonon thermalization in a scalable method for real-time quantum dynamics

We present a quantum simulation method that follows the dynamics of out-of-equilibrium many-body systems of electrons and oscillators in real time. Its cost is linear in the number of oscillators and it can probe time scales from attoseconds to hundreds of picoseconds. Contrary to Ehrenfest dynamics, it can thermalize starting from a variety of initial conditions, including electronic population inversion. While an electronic temperature can be defined in terms of a nonequilibrium entropy, a Fermi-Dirac distribution in general emerges only after thermalization. These results can be used to construct a kinetic model of electron-phonon equilibration based on the explicit quantum dynamics.