Performance of the Equivalent Reservoir Modelling Technique for Multi-Reservoir Hydropower Systems

This paper investigates the validity of a simplified equivalent reservoir representation of a multi-reservoir hydroelectric system for modelling its optimal operation for power maximization. This simplification, proposed by Arvanitidis and Rosing (IEEE Trans Power Appar Syst 89(2):319-325, 1970), imputes a potential energy equivalent reservoir with energy inflows and outflows. The hydroelectric system is also modelled for power maximization considering individual reservoir characteristics without simplifications. Both optimization models employed MINOS package for solution of the non-linear programming problems. A comparison between total optimized power generation over the planning horizon by the two methods shows that the equivalent reservoir is capable of producing satisfactory power estimates with less than 6% underestimation. The generation and total reservoir storage trajectories along the planning horizon obtained by equivalent reservoir method, however, presented significant discrepancies as compared to those found in the detailed modelling. This study is motivated by the fact that Brazilian generation system operations are based on the equivalent reservoir method as part of the power dispatch procedures. The potential energy equivalent reservoir is an alternative which eliminates problems with the dimensionality of state variables in a dynamic programming model.

Protein sequence threading, the alignment problem, and a two-step strategy

Conventionally, protein structure prediction via threading relies on some nonoptimal method to align a protein sequence to each member of a library of known structures. We show how a score function (force field) can be modified so as to allow the direct application of a dynamic programming algorithm to the problem. This involves an approximation whose damage can be minimized by an optimization process during score function parameter determination. The method is compared to sequence to structure alignments using a more conventional pair-wise score function and the frozen approximation. The new method produces results comparable to the frozen approximation, but is faster and has fewer adjustable parameters. It is also free of memory of the template's original amino acid sequence, and does not suffer from a problem of nonconvergence, which can be shown to occur with the frozen approximation. Alignments generated by the simplified score function can then be ranked using a second score function with the approximations removed. (C) 1999 John Wiley & Sons, Inc.

Refining specifications to logic programs

The refinement calculus provides a framework for the stepwise development of imperative programs from specifications. In this paper we study a refinement calculus for deriving logic programs. Dealing with logic programs rather than imperative programs has the dual advantages that, due to the expressive power of logic programs, the final program is closer to the original specification, and each refinement step can achieve more. Together these reduce the overall number of derivation steps. We present a logic programming language extended with specification constructs (including general predicates, assertions, and types and invariants) to form a wide-spectrum language. General predicates allow non-executable properties to be included in specifications. Assertions, types and invariants make assumptions about the intended inputs of a procedure explicit, and can be used during refinement to optimize the constructed logic program. We provide a semantics for the extended logic programming language and derive a set of refinement laws. Finally we apply these to an example derivation.

The effect of resource aggregation at different scales: Optimal foraging behavior of Cotesia rubecula

Resources can be aggregated both within and between patches. In this article, we examine how aggregation at these different scales influences the behavior and performance of foragers. We developed an optimal foraging model of the foraging behavior of the parasitoid wasp Cotesia rubecula parasitizing the larvae of the cabbage butterfly Pieris rapae. The optimal behavior was found using stochastic dynamic programming. The most interesting and novel result is that the effect of resource aggregation within and between patches depends on the degree of aggregation both within and between patches as well as on the local host density in the occupied patch, but lifetime reproductive success depends only on aggregation within patches. Our findings have profound implications for the way in which we measure heterogeneity at different scales and model the response of organisms to spatial heterogeneity.

A refinement calculus for logic programs

Existing refinement calculi provide frameworks for the stepwise development of imperative programs from specifications. This paper presents a refinement calculus for deriving logic programs. The calculus contains a wide-spectrum logic programming language, including executable constructs such as sequential conjunction, disjunction, and existential quantification, as well as specification constructs such as general predicates, assumptions and universal quantification. A declarative semantics is defined for this wide-spectrum language based on executions. Executions are partial functions from states to states, where a state is represented as a set of bindings. The semantics is used to define the meaning of programs and specifications, including parameters and recursion. To complete the calculus, a notion of correctness-preserving refinement over programs in the wide-spectrum language is defined and refinement laws for developing programs are introduced. The refinement calculus is illustrated using example derivations and prototype tool support is discussed.

An SPSS R-Menu for Ordinal Factor Analysis

Exploratory factor analysis is a widely used statistical technique in the social sciences. It attempts to identify underlying factors that explain the pattern of correlations within a set of observed variables. A statistical software package is needed to perform the calcula- tions. However, there are some limitations with popular statistical software packages, like SPSS. The R programming language is a free software package for statistical and graphical computing. It o ers many packages written by contributors from all over the world and programming resources that allow it to overcome the dialog limitations of SPSS. This paper o ers an SPSS dialog written in the R programming language with the help of some packages, so that researchers with little or no knowledge in programming, or those who are accustomed to making their calculations based on statistical dialogs, have more options when applying factor analysis to their data and hence can adopt a better approach when dealing with ordinal, Likert-type data.

Analisador de vibrações de dois canais baseado em computador

O presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.

Concepção de uma pequena turbina eólica destinada ao segmento doméstico (simplificação e análise aerodinâmica das pás)

O trabalho que se apresenta incide sobre o estudo aerodinâmico das pás de uma turbina eólica de pequeno porte, com vista à simplificação geométrica, de forma a que estas sejam baratas e de fácil concepção. A teoria da quantidade de movimento do elemento de pá (BEMT), que é o modelo de referência para o projecto e análise aerodinâmica das pás das turbinas eólicas, foi utilizada neste trabalho de forma a projectar e analisar aerodinamicamente as pás da turbina. Sendo assim, desenvolveu-se um programa computacional em MATLAB, denominado de “Turbina”, de forma a implementar a teoria BEM. Introduzindo os dados dos parâmetros de projecto no programa (potência requerida, o número de pás, velocidade do vento, a TSR e o tipo de perfil alar), obtêm-se os parâmetros geométricos das pás (distribuição da corda ao longo da envergadura, o raio da pá e a distribuição da torção da pá), os parâmetros aerodinâmicos e de desempenho. Uma pá ideal foi calculada e de seguida foi modificada de forma a obter-se uma pá simples e menos carregada aerodinamicamente. Introduzidas as modificações na geometria da pá ideal, obtiveram-se duas configurações distintas. Uma configuração linear, onde a distribuição da corda e do ângulo de torção se tornam lineares, e outra configuração bi-linear, onde a distribuição da corda continua linear mas o ângulo de torção se torna bi-linear, isto é, a pá é composta por dois troços onde cada troço apresenta uma distribuição linear do ângulo de torção geométrica. As conclusões demonstram que a configuração bi-linear é uma boa alternativa a configuração ideal, apresentando uma redução do desempenho do rotor de 2.8% para um aumento do raio da pá em 1.41%, para se obter a mesma potência da configuração ideal. A análise aos perfis alares, utilizados neste trabalho, foi efectuada a partir dos programas comerciais ICEM e FLUENT. De forma a automatizar a análise de CFD, três programas foram desenvolvidos utilizando a linguagem de programação “C”. Os programas são denominados de “Malha2D”, “Calcula_Coeficientes” e “Plot_Graficos”. Finalmente, um estudo paramétrico foi feito de forma a avaliar a influências das variáveis de projecto no desempenho geral da turbina.

Processing XML with Java – a performance benchmark

Over time, XML markup language has acquired a considerable importance in applications development, standards definition and in the representation of large volumes of data, such as databases. Today, processing XML documents in a short period of time is a critical activity in a large range of applications, which imposes choosing the most appropriate mechanism to parse XML documents quickly and efficiently. When using a programming language for XML processing, such as Java, it becomes necessary to use effective mechanisms, e.g. APIs, which allow reading and processing of large documents in appropriated manners. This paper presents a performance study of the main existing Java APIs that deal with XML documents, in order to identify the most suitable one for processing large XML files

Performance analysis of Java APIS for XML processing

Over time, XML markup language has acquired a considerable importance in applications development, standards definition and in the representation of large volumes of data, such as databases. Today, processing XML documents in a short period of time is a critical activity in a large range of applications, which imposes choosing the most appropriate mechanism to parse XML documents quickly and efficiently. When using a programming language for XML processing, such as Java, it becomes necessary to use effective mechanisms, e.g. APIs, which allow reading and processing of large documents in appropriated manners. This paper presents a performance study of the main existing Java APIs that deal with XML documents, in order to identify the most suitable one for processing large XML files.

Group decision making and Quality-of-information in e-Health systems

Knowledge is central to the modern economy and society. Indeed, the knowledge society has transformed the concept of knowledge and is more and more aware of the need to overcome the lack of knowledge when has to make options or address its problems and dilemmas. One’s knowledge is less based on exact facts and more on hypotheses, perceptions or indications. Even when we use new computational artefacts and novel methodologies for problem solving, like the use of Group Decision Support Systems (GDSSs), the question of incomplete information is in most of the situations marginalized. On the other hand, common sense tells us that when a decision is made it is impossible to have a perception of all the information involved and the nature of its intrinsic quality. Therefore, something has to be made in terms of the information available and the process of its evaluation. It is under this framework that a Multi-valued Extended Logic Programming language will be used for knowledge representation and reasoning, leading to a model that embodies the Quality-of-Information (QoI) and its quantification, along the several stages of the decision-making process. In this way, it is possible to provide a measure of the value of the QoI that supports the decision itself. This model will be here presented in the context of a GDSS for VirtualECare, a system aimed at sustaining online healthcare services.

Solução doméstica para televisão digital

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Modelo SIG para apoio à análise de sistemas de transportes e usos do solo

Dissertação de natureza científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Construção de interfaces em Flex para sistemas de experimentação remota

Os laboratórios de experimentação remota estão normalmente associados a tecnologias ou soluções proprietárias, as quais restringem a sua utilização a determinadas plataformas e obrigam ao uso de software específico no lado do cliente. O ISEP possui um laboratório de experimentação remota, baseado em instrumentação virtual, usado no apoio ao ensino da electrónica e construído sobre uma plataforma NIELVIS da National Instruments. O software de controlo da plataforma recorre à linguagem gráfica de programação LabVIEW. Esta é uma ferramenta desenvolvida pela National Instruments que facilita o desenvolvimento de aplicações de sistemas de experimentação remota, mas que possui várias limitações, nomeadamente a necessidade de instalação do lado do cliente de um plug-in, cuja disponibilidade se encontra limitada a determinadas versões de sistemas operativos e de Web Browsers. A experiência anterior demonstrou que estas questões limitam o número de clientes com possibilidade de acesso ao laboratório remoto, para além de, em alguns casos, se ter verificado não ser transparente a sua instalação e utilização. Neste contexto, o trabalho de investigação consistiu no desenvolvimento de uma solução que permite a geração de interfaces que possibilitam o controlo remoto do sistema implementado, e que, ao mesmo tempo, são independentes da plataforma usada pelo cliente.

Suporte à computação paralela e distribuída em Java: API e comunicação entre nós cooperantes

Este trabalho é uma parte do tema global “Suporte à Computação Paralela e Distribuída em Java”, também tema da tese de Daniel Barciela no mestrado de Engenharia Informática do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O seu objetivo principal consiste na definição/criação da interface com o programador, assim como também abrange a forma como os nós comunicam e cooperam entre si para a execução de determinadas tarefas, de modo a atingirem um único objetivo global. No âmbito desta dissertação foi realizado um estudo prévio relativamente aos modelos teóricos referentes à computação paralela, assim como também foram analisadas linguagens e frameworks que fornecem suporte a este mesmo tipo de computação. Este estudo teve como principal objetivo a análise da forma como estes modelos e linguagens permitem ao programador expressar o processamento paralelo no desenvolvimento das aplicações. Como resultado desta dissertação surgiu a framework denominada Distributed Parallel Framework for Java (DPF4j), cujo objetivo principal é fornecer aos programadores o suporte para o desenvolvimento de aplicações paralelas e distribuídas. Esta framework foi desenvolvida na linguagem Java. Esta dissertação contempla a parte referente à interface de programação e a toda a comunicação entre nós cooperantes da framework DPF4j. Por fim, foi demonstrado através dos testes realizados que a DPF4j, apesar de ser ainda um protótipo, já demonstra ter uma performance superior a outras frameworks e linguagens que possuem os mesmos objetivos.