Multiobjective optimization of economic balances of sugarcane harvest biomass

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

Problemas de programação matemática com restrições lineares de equilíbrio

Neste trabalho é desenvolvido um algoritmo enumerativo paramétrico de optimização global para a resolução de Problemas de Programação Matemática com Restrições de Equilíbrio ou de Complementaridade (MPEC). A comparação com outras técnicas globais da literatura é efectuada para um leque variado de problemas, de modo a poder avaliar a eficiência do processo proposto. A utilização de algoritmos de MPEC para a resolução de alguns problemas de optimização global é o outro grande objectivo desta tese. Nesse sentido são introduzidas novas formula¸c˜oes de programas bilineares e lineares complementares como MPECs. São ainda analisadas e discutidas formulaçõess MPEC para o problema de programação linear inteira 0-1, para a determinação do Conjunto Independente Máximo de um Grafo (MIS) e para a estimação do Número de Condição de uma Matriz. Para o problema MIS é desenvolvido um algoritmo de ramificação e limitação, baseado na decomposição de uma função quadrática numa diferença de duas funçõess convexas (DC). Finalmente é introduzida uma técnica MPEC local para a estimação do número de condição com a norma l1 e é estabelecido para matrizes de Minkowski que o número de condição nessa norma pode ser estimado com apenas um sistema de equações lineares. Em todos os desenvolvimentos houve uma grande preocupação em testar as novas formulações e algoritmos com problemas conhecidos da literatura, de modo a aferir da qualidade e interesse dessas propostas.

Métodos híbridos de pontos interiores e de programação inteira 0-1 para problemas de custo de colheita da cana-de-açúcar e de custo de coleta e geração de energia relacionados à sua biomassa

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEB

Modelo de programação linear para otimização econômica do projeto de irrigação Baixo Acaraú - CE

The present work had as objective uses a model of lineal programming algorithm to optimize the use of the water in the District of Irrigation Baixo Acarau-CE proposing the best combination of crop types and areas established of 8,0 ha. The model aim maximize the net benefit of small farmer, incorporating the constraints in water and land availability, and constraints on the market. Considering crop types and the constraints, the study lead to the following conclusions: 1. The water availability in the District was not a limiting resources, while all available land was assigned in six of the seven cultivation plans analyzed. Furthermore, water availability was a restrictive factor as compared with land only when its availability was made to reduce to 60% of its actual value; 2. The combination of soursop and melon plants was the one that presented the largest net benefit, corresponding to R$ 5,250.00/ha/yr. The planting area for each crop made up to 50% of the area of the plot; 3. The plan that suggests the substitution of the cultivation of the soursop, since a decrease in annual net revenue of 5.87%. However, the plan that contemplates the simultaneous substitution of both soursop and melon produced the lowest liquid revenue, with reduction of 33.8%.

Automata–based Method for Solving Systems of Linear Constraints in {0,1}

We consider a finite state automata based method of solving a system of linear Diophantine equations with coefficients from the set {-1,0,1} and solutions in {0,1}.

Aplicação de um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) na expansão da rede de distribuição de energia elétrica em Angola

Em Angola, apenas cerca de 30% da população tem acesso à energia elétrica, nível que decresce para valores inferiores a 10% em zonas rurais mais remotas. Este problema é agravado pelo facto de, na maioria dos casos, as infraestruturas existentes se encontrarem danificadas ou não acompanharem o desenvolvimento da região. Em particular na capital angolana, Luanda que, sendo a menor província de Angola, é a que regista atualmente a maior densidade populacional. Com uma população de cerca de 5 milhões de habitantes, não só há frequentemente problemas relacionados com a falha do fornecimento de energia elétrica como há ainda uma percentagem considerável de municípios onde a rede elétrica ainda nem sequer chegou. O governo de Angola, no seu esforço de crescimento e aproveitamento das suas enormes potencialidades, definiu o setor energético como um dos fatores críticos para o desenvolvimento sustentável do país, tendo assumido que este é um dos eixos prioritários até 2016. Existem objetivos claros quanto à reabilitação e expansão das infraestruturas do setor elétrico, aumentando a capacidade instalada do país e criando uma rede nacional adequada, com o intuito não só de melhorar a qualidade e fiabilidade da rede já existente como de a aumentar. Este trabalho de dissertação consistiu no levantamento de dados reais relativamente à rede de distribuição de energia elétrica de Luanda, na análise e planeamento do que é mais premente fazer relativamente à sua expansão, na escolha dos locais onde é viável localizar novas subestações, na modelação adequada do problema real e na proposta de uma solução ótima para a expansão da rede existente. Depois de analisados diferentes modelos matemáticos aplicados ao problema de expansão de redes de distribuição de energia elétrica encontrados na literatura, optou-se por um modelo de programação linear inteira mista (PLIM) que se mostrou adequado. Desenvolvido o modelo do problema, o mesmo foi resolvido por recurso a software de otimização Analytic Solver e CPLEX. Como forma de validação dos resultados obtidos, foi implementada a solução de rede no simulador PowerWorld 8.0 OPF, software este que permite a simulação da operação do sistema de trânsito de potências.

In vitro fermentation of linear and alpha-1,2-branched dextrans by the human fecal microbiota

The role of structure and molecular weight in fermentation selectivity in linear α-1,6 dextrans and dextrans with α-1,2 branching was investigated. Fermentation by gut bacteria was determined in anaerobic, pH-controlled fecal batch cultures after 36 h. Inulin (1%, wt/vol), which is a known prebiotic, was used as a control. Samples were obtained at 0, 10, 24, and 36 h of fermentation for bacterial enumeration by fluorescent in situ hybridization and short-chain fatty acid analyses. The gas production of the substrate fermentation was investigated in non-pH-controlled, fecal batch culture tubes after 36 h. Linear and branched 1-kDa dextrans produced significant increases in Bifidobacterium populations. The degree of α-1,2 branching did not influence the Bifidobacterium populations; however, α-1,2 branching increased the dietary fiber content, implying a decrease in digestibility. Other measured bacteria were unaffected by the test substrates except for the Bacteroides-Prevotella group, the growth levels of which were increased on inulin and 6- and 70-kDa dextrans, and the Faecalibacterium prausnitzii group, the growth levels of which were decreased on inulin and 1-kDa dextrans. A considerable increase in short-chain fatty acid concentration was measured following the fermentation of all dextrans and inulin. Gas production rates were similar among all dextrans tested but were significantly slower than that for inulin. The linear 1-kDa dextran produced lower total gas and shorter time to attain maximal gas production compared to those of the 70-kDa dextran (branched) and inulin. These findings indicate that dextrans induce a selective effect on the gut flora, short-chain fatty acids, and gas production depending on their length.

Multiobjective 0-1 integer programming for the use of sugarcane residual biomass in energy cogeneration

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

Comparação econômica entre critérios de dimensionamento de sistemas de irrigação por microaspersão utilizando modelos de programação linear

Pós-graduação em Agronomia (Irrigação e Drenagem) - FCA

Programação linear no planejamento do tratamento de câncer por radiocirurgia

Medical Physics has been reaching an important role among several lines in Science, providing means for the improvement of several theories and procedures. Currently, its main application is related with the use of ionizing radiations, specially, in treatment procedures such as Radiotherapy. Radiosurgery is a Radiotherapy technique which consists in administering a single tumoricidal dose of radiation exclusively to the tumorous lesion. It becomes then an interesting alternative to surgical treatment, mainly in cerebral metastases, which are the most frequent cerebral tumors in the central nervous system. The radio neurosurgical team works out a planning for the Radiosurgery treatment, aiming for obtaining an appropriate ideal treatment for each case. For the working out of this treatment planning, Computed Tomography images of the region to be treated are obtained, digitalized and later, fused with nuclear magnetic resonance images. Through these images, critical structures, organs at risk and lesions are localized. After this, calculations are made to determine three-dimensional positions of isocenters, isodose curves, prescribed dose, collimators sizes, position, numbers and respective weight of isocentric conformal fields, and others. The treatment planning is commonly based in desired levels of dose for specific types of tumors and organs at risk concerning the irradiated region. Theses levels of dose are chosen in a way that a high probability of cure may be achieved and meanwhile, that the probability of complications, in whichever organ at risk, may be minimal. Thus, many researches have been carried out, showing that mathematical techniques may help to obtain an optimal planning for the treatment of cerebral metastases. Among the methods of optimization in the study...(Complete abstract click electronic access below)

The Space of Differences of Convex Functions on [0, 1]

∗Participant in Workshop in Linear Analysis and Probability, Texas A & M University, College Station, Texas, 2000. Research partially supported by the Edmund Landau Center for Research in Mathematical Analysis and related areas, sponsored by Minerva Foundation (Germany).

Modelagem em programação linear para resolução de jogos fuzzy intervalares

A teoria de jogos modela estratégias entre agentes (jogadores), os quais possuem recompensas ao fim do jogo conforme suas ações. O melhor par de estratégias para os jogadores constitui uma solução de equilíbrio. Porém, nem sempre se consegue estimar os dados do problema. Diante disso, os parâmetros incertos presentes em modelos de jogos são formalizados pela teoria fuzzy. Assim, a teoria fuzzy auxilia a teoria de jogos, formando jogos fuzzy. Dessa forma, parâmetros, como as recompensas, tornam-se números fuzzy. Mais ainda, quando há incerteza na representação desses números fuzzy utilizam-se os números fuzzy intervalares. Então, neste trabalho modelos de jogos fuzzy intervalares são analisados e métodos computacionais são desenvolvidos para a resolução desses jogos. Por fim, realizam-se simulações de programação linear para observar melhor a aplicação das teorias estudadas e avaliar a proposta.

Modelo para distribuição de recursos nos municípios brasileiros baseado na lei de diretrizes orçamentárias, análise multicritério e programação linear

The municipal management in any country of the globe requires planning and allocation of resources evenly. In Brazil, the Law of Budgetary Guidelines (LDO) guides municipal managers toward that balance. This research develops a model that seeks to find the balance of the allocation of public resources in Brazilian municipalities, considering the LDO as a parameter. For this using statistical techniques and multicriteria analysis as a first step in order to define allocation strategies, based on the technical aspects arising from the municipal manager. In a second step, presented in linear programming based optimization where the objective function is derived from the preference of the results of the manager and his staff. The statistical representation is presented to support multicriteria development in the definition of replacement rates through time series. The multicriteria analysis was structured by defining the criteria, alternatives and the application of UTASTAR methods to calculate replacement rates. After these initial settings, an application of linear programming was developed to find the optimal allocation of enforcement resources of the municipal budget. Data from the budget of a municipality in southwestern Paraná were studied in the application of the model and analysis of results.