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Submitted by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2020-12-15T14:25:08Z No. of bitstreams: 1 DM_BrunoSilva_2020_MEEC.pdf: 9454156 bytes, checksum: 0623c9ac4908e01c8eb8e0acd6f8b18b (MD5) Approved for entry into archive by Ana Rebelo (amsr@isep.ipp.pt) on 2020-12-15T14:25:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DM_BrunoSilva_2020_MEEC.pdf: 9454156 bytes, checksum: 0623c9ac4908e01c8eb8e0acd6f8b18b (MD5) Made available in DSpace on 2020-12-15T14:25:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DM_BrunoSilva_2020_MEEC.pdf: 9454156 bytes, checksum: 0623c9ac4908e01c8eb8e0acd6f8b18b (MD5) Previous issue date: 2020

An all-encompassing finite-strain representation of rods, shells and continuum can share a common kinematic/constitutive framework where specific conditions for strain, stress and constitutive updating are applied. In this work, finite strain beams are under examination, with several classical requirements met by cooperative techniques judiciously applied. Specifically: the use of a continuum constitutive law is possible due to the relative strain formulation previously introduced, the rotation singularity problem is absent due to the use of a consistent (quadratic) updated Lagrangian technique. Objectiveness and path-independence of director interpolation are satisfied due to the use of a Lowdin frame. These properties are proved in this work. Moreover, high coarse-mesh accuracy is introduced by the least-squares assumed-strain technique, here specialized for a beam. Examples show the accuracy and robustness of the formulation.

Single-layer graphene sheets (SLGSs) with dimensions of the order of a few nanometres are relatively new, but expected to have several applications. When SLGSs experience displacements that are large in comparison with their extremely small thickness, the membrane forces that develop lead to non-linear behaviour. Knowing the modes of vibration of SLSGs is important, because these modes provide a picture of what one may expect not only in free, but also in forced vibrations. In this paper, the non-linear modes of vibration of flat single-layer graphene sheets are investigated. For that purpose, a Galerkin type formulation, based on classic plate theory with Von Karman non-linear terms and resorting to Airy’ s stress function, is implemented. The formulation takes into account non-local effects, which are thought to be important in very small structural elements. The ordinary differential equations of motion are transformed into algebraic equations of motion via the harmonic balance method (HBM), with several harmonics, and are subsequently solved by an arc-length continuation method. The combined importance of non-local effects and of the geometrical non-linearity on the non-linear modes of vibration is analysed. They result in alterations of the natural frequencies, variations in the degrees of hardening, changes in the frequency content of the free vibrations, and alterations in shapes assumed along a period of vibration. The main outcome of this work is the finding that the small scale has a major effect on interactions between the first and higher order modes, interactions which are induced by the geometrical non-linearities. It turns out to be possible, e.g., for non-local effects to considerably change the frequencies at which internal resonances occur, or even to eliminate those internal resonances.

For dust acoustic solitary waves, we propose a finite element formulation of the fluid dusty plasma equations. To solve this continuum problem, a Petrov-Galerkin weak form with upwinding is applied. We consider an unmagnetized dusty plasma with negatively charged dust and Boltzmann distributions for electrons and ions. Nonlinearity of ion and electron number density as functions of the electrostatic potential is included. A fully-implicit time-integration is used (backward-Euler method) which requires the derivative of the weak form. A three-field formulation is introduced, with dust number-density, electrostatic potential and dust velocity being the unknown fields. We test the formulation with two numerical (2D and 3D) examples where convergence with mesh size is assessed. These establish the new formulation as a predictive tool in dusty plasmas.

Based on a director theory approach related to fluid dynamics we reduce the nonlinear three-dimensional equations governing the axisymmetric unsteady motion of a non-Newtonian incompressible third-grade fluid to a one-dimensional system of ordinary differential equations depending on time and on a single spatial variable. From this new system we obtain the unsteady equation for the mean pressure gradient and the wall shear stress both depending on the volume flow rate, Womersley number and viscoelastic parameters over a finite section of a straight, rigid and impermeable tube with variable circular cross-section. We present some numerical simulations of unsteady flows regimes through a tube with a contraction using a nine-directors theory.

Submitted by João Rafael Alves null (joao.rafa.alves@gmail.com) on 2017-03-21T02:27:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_15mar2017_Final.pdf: 12263333 bytes, checksum: d28726f4d986b72238323c581149a148 (MD5) Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-22T14:09:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_jr_me_bauru.pdf: 12263333 bytes, checksum: d28726f4d986b72238323c581149a148 (MD5) Made available in DSpace on 2017-03-22T14:09:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_jr_me_bauru.pdf: 12263333 bytes, checksum: d28726f4d986b72238323c581149a148 (MD5) Previous issue date: 2017-01-31 Quatro configurações de circuito elétrico são estudadas como opções de ligação em dispositivos eletromecânicos: puramente resistivo, RL em série, RLC em série e RLC em série com indutância de variação não linear. Respostas em frequência, diagramas de bifurcação, históricos no tempo, planos de fase, mapas de Poincaré e espectros de frequência são utilizados nas análises. Os três circuitos lineares explorados na dissertação revelam algumas diferenças em termos da transmissibilidade de deslocamento. O sistema com circuito puramente resistivo tem as mesmas características de um sistema puramente mecânico e viscosamente amortecido, mas a resistência elétrica e o fator de amortecimento viscoso se relacionam de forma inversamente proporcional. As respostas dos circuitos RL e RLC, ambos em série, apresentam aspectos mais comportados. A principal diferença entre os sistemas com circuitos RL e RLC em série está principalmente na transmissibilidade para baixas frequências. Embora com uma pequena diferença, a transmissibilidade do sistema com circuito RLC é menor do que a do sistema com circuito RL, para baixas frequências. Para o sistema não linear, nas respostas em frequência e diagramas de bifurcação percebem-se regiões de resposta desordenada para valores baixos de resistência elétrica em determinadas faixas de frequência. Com a análise das respostas, notam-se as presenças dos comportamentos dinâmicos periódico, quasi-periódico e caótico. Para valores baixos de resistência elétrica, a escolha do valor da capacitância é de suma importância para a classificação do tipo de comportamento dinâmico do sistema. Pequenas variações do valor da capacitância representam saltos enormes da dinâmica do sistema. Muitas vezes, mesmo dentro do campo de tolerância especificado pelos fornecedores de componentes elétricos, o valor da capacitância pode resultar em comportamentos caóticos indesejados. Four configurations of electrical circuit are studied as options of electromechanical devices: purely resistive, RL in series, RLC in series e RLC in series with nonlinear inductance. Frequency responses, bifurcation diagrams, time series, phase plane, Poincaré maps and frequency spectrum are used in analysis. The three linear circuits explored in this dissertation reveal some differences in terms of displacement transmissibility. The system with purely resistive circuit has the same characteristics of a purely viscous damped, but the electrical resistance and the damping factor are inversely proportional. Responses of circuits RL and RLC, both in series, present behaving aspects. The main difference between the systems with RL and RLC circuits is related to the transmissibility for low frequencies. Although with a small difference, the transmissibility of RLC circuit system is smaller than the RL circuit system, for low frequencies. For the nonlinear system, it is possible to perceive disordered response regions for small values of electrical resistance on certain frequency bands. After response analisys, it is noted the presence of periodic, quasi-periodic and chaotic behaviors. For small values of electrical resistance, the choice of capacitance value is very important to determine the type of the dynamic behavior. Small differences of the capacitance values mean significant changes in the system dynamics. It is not rare that even inside the tolerance of electrical components, the capacitance value can result in chaotic behaviors.

Um sistema fotodetector para a sua utilização em medidas quantitativas da irradiância ou potência de um feixe de luz laser precisa ter uma resposta linear. Dispositivos com essa finalidade podem ser adquiridos comercialmente, mas possuem custo elevado. Nesta comunicação é proposta a construção de um sistema fotodetector a partir de um resistor dependente de luz (LDR), o qual é um elemento cuja resposta é não-linear. Nesse caso, para sua utilização necessitamos de uma calibração prévia do sistema. O desempenho do novo sistema em experiências de quantificação da potência da luz em condições estacionárias foi avaliada comparando o resultado da determinação da largura de um feixe de laser com perfil espacial gaussiano mediante a técnica da lâmina, com o obtido por um fotodetector comercial. A photodetector for using in quantitative measurements of the irradiance or power of a laser beam needs to have a linear response. Devices with this property can be acquired but usually they are expensive. In this paper we propose the construction of a photodetector that employs a Light Dependent Resistor (LDR), which has a nonlinear response. In this situation, for using such a photodetector it is necessary a previous calibration. The performance of the new system in experiments that need to quantify the radiant power in stationary conditions was evaluated by comparing the results of the measurement of the radius of a gaussian beam through the knife-edge technique, with the obtained with a commercial linear photodetector.

This paper presents a consistent anisotropic damage model for laminated fiber-reinforced composites relying on the 3D-version of the Puck failure criterion. The current model is based on ply failure mechanisms (fiber and inter-fiber failures) incorporating energetic considerations into the progressive damage evolution. The proposed formulation is implemented into the implicit FE commercial package ABAQUS using the user-defined capability UMAT . Additionally, the current damage model is combined with a locking-free solid shell formulation via the user-defined subroutine UEL in order to account for geometrical nonlinear effects in thin-walled applications. The reliability of the current formulation is first examined by means of several benchmark applications, and subsequently, the obtained numerical predictions are compared with experimental data corresponding to an open hole tension test. These applications show the practicability and accuracy of the proposed methodology for triggering damage in composite laminates, providing a robust modeling framework suitable for general specimens and loading conditions.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:38:22Z No. of bitstreams: 1 Tese_RaimundoAugustoRegoRodriguesJunior.pdf: 2009074 bytes, checksum: bc7672c013ad5b649779ba5821b6dfc4 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-07T14:38:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_RaimundoAugustoRegoRodriguesJunior.pdf: 2009074 bytes, checksum: bc7672c013ad5b649779ba5821b6dfc4 (MD5) Previous issue date: 2016-11-24 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior The calculation of critical and tricritical points of thermodynamic mixtures can be formulated in various ways, this work were used the formulation via global optimization to generate graphs of functions, choice of initial estimitivas the TGO for critical points and resolution tricríticos points by PSOFC and via non-linear system to solve problems using the initial estimates by DFSANE. To avoid excessive computational cost with numerical routines was used approaches in the form of finite difference of the terms that make up the objective function. To simulate the P−v−T relationship opted for the cubic equation of state of Peng-Robinson and the classic rule of van der Vaals fluids. For problem modeling also we calculated the order tensioners 2, 3, 4 e 5 of the stability test function. The results were compared with results obtained by other authors that have used numerical methods, state equation or different approaches from those used in this work and we obtained superior results and others never obtained. O cálculo de pontos críticos e tricríticos de misturas termodinâmicas pode ser formulado de várias formas, neste trabalho foram utilizadas formulações via otimização global para gerar os gráficos das funções, para escolha das estimativas iniciais geradas pelo Otimização Global Topográfica-TGO para os pontos críticos e resolução de pontos tricríticos com Particle Swarm Optimization with Constriction Factor-PSOCF e formulações via sistema não linear para resolução dos problemas de pontos críticos com Derivative-Free Spectral Algorithm for Nonlinear Equations-DFSANE. Para evitar um excesso de custo computacional com rotinas numéricas utilizamos aproximações na forma de diferenças finitas dos termos que compõem as funções objetivo. Para simular a relação P−v−T optou-se pela equação de estado cúbica de Peng-Robinson e pela regra clássica de fluidos de van der Vaals. Para modelagem dos problemas também calculamos os tensores de ordem 2, 3, 4 e 5 da função do teste de estabilidade. Os resultados obtidos foram comparados com resultados obtidos por outros autores que utilizaram métodos numéricos, equação de estado ou abordagens diferentes das utilizadas neste trabalho e obtivemos resultados superiores e outros nunca obtidos.

Submitted by DIOGO BATISTA FERNANDES null (engenheiromecanicodiogofernandes@hotmail.com) on 2016-08-04T19:52:54Z No. of bitstreams: 1 Diogo Batista Fernandes.pdf: 2792299 bytes, checksum: 5116207f259278f6ab47f3ab60f0c3e3 (MD5) Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-09T14:25:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandes_db_me_ilha.pdf: 2792299 bytes, checksum: 5116207f259278f6ab47f3ab60f0c3e3 (MD5) Made available in DSpace on 2016-08-09T14:25:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandes_db_me_ilha.pdf: 2792299 bytes, checksum: 5116207f259278f6ab47f3ab60f0c3e3 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 Uma das formas de eliminar as vibrações excessivas em uma estrutura é através de um controle passivo com o uso de amortecedores de massas sintonizados (AMS), ou também denominados, absorvedores dinâmicos. Um sistema passivo típico não tem suas propriedades mecânicas modificadas, em função da excitação de entrada. O sistema passivo utiliza o movimento da estrutura para produzir um movimento relativo nos dispositivos de amortecimento, pelo qual a energia é dissipada. Neste trabalho, destaca-se que o dispositivo considerado apresenta dependência cúbica do deslocamento proporcional à sua rigidez. O problema é modelado através de equações diferenciais ordinárias não lineares que são linearizadas em torno de seu ponto de equilíbrio. Mediante simulação numérica, utilizando o software Octave, demonstra-se a eficiência de um AMS aplicado a uma estrutura sob influência de oscilações sísmicas inseridas através do modelo de Kanai-Tajimi, que simulam uma situação real, em que as propriedades de solos são introduzidas. Estas oscilações promovem alterações nas propriedades dinâmicas, causando assim uma instabilidade na estrutura, em que foram utilizados parâmetros para encontrar o comportamento caótico no sistema. Como forma de minimizar as vibrações causadas pela excitação sísmica foi proposto um controle híbrido estrutural. Basicamente o controle estrutural se dá pela adição de dispositivos e/ou forças externas que promovem alterações nas propriedades de rigidez e amortecimento da estrutura. Com o objetivo de minimizar as vibrações e reduzir o movimento caótico do sistema a um ponto estável, foi empregada a técnica de controle semiativo com o amortecedor magneto reológico acoplado ao AMS. Comprovou-se que a estratégia de controle híbrido adotado demonstra eficiência para este tipo de situação e pode ser utilizada como forma de auxiliar na atenuação de danos provocados à estruturas, evitando prejuízos econômicos, perdas biológicas e materiais. One of the ways to eliminate excessive vibrations in a structure is through a passive control with the use of shock absorbers tuned mass (ATM) or also called, dynamic absorbers. A typical passive system does not have its mechanical properties modified in function of an excitation input. The passive system uses the movement of the structure to produce a relative movement in the absorbers device, where by the energy is dissipated. In this work, it is noteworthy that the considered device introduces a cubic dependence of the proportional displacement to its rigidity. The problem is modeled through out nonlinear ordinary differential equations that are linearized around their equilibrium point. By numerical simulations, using Octave software, it demonstrates the efficiency of a ATM applied to a structure under the influence of seismic oscillations inserted over Kanai-Tajimi’s model, that simulates a real situation in which the properties of the soils are introduced. These oscillations promote changes in the dynamic properties, thus causing an instability in the structure where there were used parameters to find chaotic behavior in the system. In order to minimize the vibrations caused by seismic excitation it is proposed a hybrid structural control. Basically structural control takes place by addition devices and/or external forces that promote alterations in the stiffness properties and the structure absorber. For minimize vibrations and reduce the chaotic motion of the system to a stable point, it was used a technique of semiactive control, the magneto rheological absorber coupled to the ATM. It has been shown that the strategy of hybrid control adopted demonstrates efficiency for this kind of situation and can be used as a way in attenuating damage caused for the structures, avoiding economic, biological and material losses.

Purpose: The planning of an intensity modulated radiation therapytreatment requires the optimization of the fluence intensities. The fluence map optimization (FMO) is many times based on a nonlinear continuous programming problem, being necessary for the planner to define a priori weights and/or lower bounds that are iteratively changed within a trial-and-error procedure until an acceptable plan is reached. In this work, the authors describe an alternative approach for FMO that releases the human planner from trial-and-error procedures, contributing for the automation of the planning process. Methods: The FMO is represented by a voxel-based convex penalty continuous nonlinear model. This model makes use of both weights and lower/upper bounds to guide the optimization process toward interesting solutions that are able to satisfy all the constraints defined for the treatment. All the model’s parameters are iteratively changed by resorting to a fuzzy inference system. This system analyzes how far the current solution is from a desirable solution, changing in a completely automated way both weights and lower/upper bounds. The fuzzy inference system is based on fuzzy reasoning that enables the use of common-sense rules within an iterative optimization process. The method is built in two stages: in a first stage, an admissible solution is calculated, trying to guarantee that all the treatment planning constraints are being satisfied. In this first stage, the algorithm tries to improve as much as possible the irradiation of the planning target volumes. In a second stage, the algorithm tries to improve organ sparing, without jeopardizing tumor coverage. Results: The proposed methodology was applied to ten head-and-neck cancer cases already treated in the Portuguese Oncology Institute of Coimbra (IPOCFG) and signalized as complex cases. IMRTtreatment was considered, with 7, 9, and 11 equidistant beam angles. It was possible to obtain admissible solutions for all the patients considered and with no human planner intervention. The results obtained were compared with the optimized solution using a similar optimization model but with human planner intervention. For the vast majority of cases, it was possible to improve organ sparing and at the same time to assure better tumor coverage. Conclusions: Embedding a fuzzy inference system into FMO allows human planner reasoning to be used in the guidance of the optimization process toward interesting regions in a truly automated way. The proposed methodology is capable of calculating high quality plans within reasonable computational times and can be an important contribution toward fully automated radiation therapy treatment planning.

Neste trabalho, nós consideramos um modelo derivado da densidade de um gás de Fermi em um estado superfluido BCS, aprisionado por uma rede óptica quase periódica unidimensional. Reduzindo a equação em 3D para 1D, construímos famílias de gaps sólitons estáveis (GSs) utilizando aproximações variacionais. No limite linear a aproximação variacional prediz exatamente a posição da banda de Bloch que separam os primeiros gaps. Através da aproximação variacional, mostramos a possibilidade de que a não linearidade efetiva atuando em combinação com o potencial de uma rede quase periódica em uma dimensão, permite o surgimento de gaps sólitons iluminados. Variando a amplitude da rede óptica, analisamos a existência e estabilidade dos gaps sólitons iluminados usando um ansatz gaussiano. Os gaps sólitons são estáveis diante de pequenas variações da rede óptica quase periódica. Este artigo pode ser utilizado como um guia de aprendizagem no estudo de átomos frios; estudantes são incentivados a realizarem os cálculos para outros valores de amplitude da rede óptica. In this work, we consider a model derived from energy density for a Fermi gas in the Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) superfluid state, trapped in a quasiperiodic one-dimensional optical lattice (OL). Reducing the equation to the 3D to 1D form, we construct families of stable 1D gap solitons (GSs) by the variational approximation (VA). In the linear limit, the VA predicts almost exact positions of narrow Bloch bands that separate the first gaps. Through the variational approximation, we show the possibility that the nonlinearity coefficient acting in a combination with the potential of the quasiperiodic one-dimensional optical lattice, allows one dimensional bright gap solitons to arise. Varying the amplitude of the optical lattice, we analyze the existence and stability of bright gap solitons using a gaussian ansatz. GSs are stable against small variations of the quasiperiodic optical lattice. This paper can be used as a learning guide in the study of cold atoms. Students are encouraged to perform variational calculations for other amplitude values of optical lattices.

Nesta dissertação, um tipo diferente de pêndulo invertido controlado por rodas de reação é apresentado. Sua principal diferença está em seu ponto de articulação, que é constituído por uma junta esférica que permite com que o pêndulo gire em torno de seus três eixos. Além disso, três rodas de reação são utilizadas para seu controle e estabilização. Primeiramente, um modelo do sistema é obtido a partir das equação de Euler-Lagrange, das leis de Newton e das leis de Kirchhoff. Em seguida, uma lei de controle que assegura a estabilização assintótica do sistema em um grande domínio é proposta. Por fim, simulações são realizadas para validar o controlador projetado. Esse sistema possui diversas características interessantes, tanto do ponto de vista teórico como do ponto de vista de pesquisa. Do ponto de vista teórico, o sistema é nãolinear e suas entradas são fortemente acopladas, o que torna particularmente adequado para o processo de projeto e implementação de diversas técnicas de estabilização. Do ponto de vista de pesquisa, são consideradas duas técnicas de controle não linear: linearização padrão e linearização exata. Para que o sistema seja robusto e não desperdice energia, essas duas leis de controle diferentes são comutadas para a obtencão de um número suficiente de domínio de estabilidade. In this dissertation, a different kind of the reaction wheel pendulum is presented. The main difference is that its articulation point consists of a ball joint that allows the pendulum to rotate around its three axes. Furthermore, three reaction wheels are used for its control and stabilization. First, a model of the system is obtained from Euler-Lagrange equations, Newton laws and Kirchhoff laws. After that, a control law that assure asymptotic stabilization of the system in a large domain is proposed. Finally, simulations are performed to validate the designed controller. This system has several interesting features, both from a theoretical standpoint as from a research standpoint. From a theoretical standpoint, the system is nonlinear and its inputs are tightly coupled, making it particularly suitable for the design and implementation process of various stabilization techniques. From a research standpoint, two non-linear control techniques are considered: standard linearization and exact linearization. For the system to be robust and do not waste energy, these two different control laws are switched for obtaining a sufficiently large domain of stability.

This work studies some two point impulsive boundary value problems composed by a fully differential equation, which higher order contains an increasing homeomorphism, by two point boundary conditions and impulsive effects. We point out that the impulsive conditions are given via multivariate generalized functions, including impulses on the referred homeomorphism. The method used apply lower and upper solutions technique together with fixed point theory. Therefore we have not only the existence of solutions but also the localization and qualitative data on their behavior. Moreover a Nagumo condition will play a key role in the arguments.

Nós investigamos as soluções de uma equação hidrodinâmica de campo médio unidimensional utilizando aproximações variacionais. Modelamos analiticamente e comparamos dois condensados de Bose-Einstein que podem ser usados para criar gaps sólitons iluminados experimentalmente, um deles aprisionado por uma rede óptica duplamente periódica e o outro aprisionado por uma rede óptica simples. Nesses dois casos não utilizamos um confinamento harmônico adicional. Através da aproximação variacional nós estudamos a possibilidade de que o coeficiente de não linearidade atuando em uma combinação com o potencial da rede óptica duplamente periódica, ou com o potencial de uma rede óptica simples, permite o surgimento de gaps sólitons iluminados em uma dimensão. Em ambos os casos, nós analisamos a existência e estabilidade de gaps sólitons iluminados usando um ansatz gaussiano. Este artigo pode ser utilizado como um guia de aprendizagem no estudo de átomos frios; incentivando os alunos a realizarem cálculos variacionais para outros tipos de redes ópticas. We investigate the solutions of a one-dimensional mean-field hydrodynamic equation using a variational approximation (VA). We analytically model and compare two Bose-Einstein condensates which can be used to create bright gap solitons experimentally, one of them trapped by a double-periodic optical lattice and the other one trapped by a single-periodic optical lattice. No additional harmonic confinement was employed in both cases. Through the variational approximation, we study the possibility that the nonlinearity coefficient, in a combination with the potential of either the double-periodic or the single-periodic optical lattice, allows the appearance of one dimensional bright gap solitons. In both cases, we analyze the existence and stability of bright gap solitons using a Gaussian ansatz. This paper can be used as a learning guide in the study of cold atoms. Students are encouraged to perform variational calculations for other types of optical lattices.

O presente trabalho aborda o problema de estabilização local de sistemas não lineares quadráticos contínuos no tempo (possivelmente instáveis em malha aberta) e sujeitos a saturação de atuadores. Além disso o trabalho apresenta um estudo de técnicas de síntese de compensadores de anti-windup para sistemas quadráticos sujeitos à saturação de atuadores. A abordagem do estudo é comparativa em relação a duas formas de representação dos sistemas quadráticos. A primeira forma de abordagem é a Representação Algébrico-Diferencial — DAR (do inglês, Differential Algebraic Representation), aplicável a toda a classe de sistemas racionais. A segunda forma, por sua vez, consiste em uma decomposição quadrática, particular para sistemas quadráticos. Em ambos os casos, utiliza-se a não linearidade de zona morta e uma condição generalizada de setor para tratar da saturação. Para ambas representações, condições baseadas em Desigualdades Matriciais Lineares — LMIs (do inglês, Linear Matrix Inequalities) dependentes dos estados são obtidas para fornecer uma lei de controle linear, com o objetivo de estabilizar o sistema em malha fechada enquanto fornece uma região maximizada de estabilidade garantida associada a uma função de Lyapunov. A partir da mesma metodologia, são propostas técnicas de síntese de compensadores de anti-windup estáticos e dinâmicos. Exemplos numéricos são apresentados para verificar a eficácia dos métodos propostos. This work addresses the problem of local stabilization of continuous-time quadratic systems (possibly open-loop unstable) and subject to actuator saturation. Furthermore, the work addresses a study of techniques for synthesis of anti-windup compensators for quadratic systems subject to actuator saturation. The study approach is comparative in the sense of considering two representations of quadratic systems. The first one is the Differential Algebraic Representation — DAR, suitable for the entire class of rational systems. The second representation consists in a quadratic decomposition, particular for quadratic systems. In both cases, it is used the deadzone nonlinearity and the generalized sector condition in order to deal with the saturation. For both representations, state-dependent Linear Matrix Inequalities — LMIs conditions are obtained to provide a control law with the aim of stabilize the closed-loop system while providing a region of guaranteed stability, associated to a Lyapunov function. Based on the same methodology, techniques are proposed for the synthesis of static and dynamic anti-windup compensators. Numerical examples are presented to verify the effectiveness of proposed methods.

Nesta dissertação analisa-se a instabilidade linear e não linear de tubos com fluido interno em escoamento estático e pulsante. A equação de movimento dinâmico foi deduzida para tubos em balanço e biengastados. Para tanto, utilizou-se a teoria de vigas de Euler Bernoulli e o princípio variacional de Hamilton, resultado em uma equação diferencial parcial de segunda ordem no tempo. Tal equação foi discretizada, pelo método de Galerkin, em quatro equações diferenciais ordinárias, uma para cada grau de liberdade, em seguida transformadas em um conjunto de equações diferenciais de primeira ordem. Tais equações foram integradas pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem e, posteriormente, foram obtidos alguns resultados numéricos como: diagrama de Argand, curvas de escape, diagrama de bifurcação, resposta no tempo, plano fase e, seção de Poincaré, através de algoritmos implementados computacionalmente na linguagem C++. Tais resultados revelaram a importância dos termos não lineares na estabilidade do sistema, especialmente na análise pós-crítica, revelaram também a existência de movimentos quase periódicos, para o sistema submetido a um fluxo estático e, caóticos para fluxo pulsante. In this work, the linear and nonlinear instability of pipes conveying static and pulsating fluid flow is analyzed. The dynamic equation of motion was derived for cantilevered and clamped-clamped pipes. For this purpose, the Euler Bernoulli beam theory and Hamilton’s principle were applied, resulting in a partial differential equation of second order in time. Thus, a model with four degrees of freedom, which satisfies the boundary condition, is used and, the Galekin method is applied to derive the set of coupled non linear ordinary equations of motion which are, in turn, solved by the fourth order Runge-Kutta method, and then some numerical results were obtained as Argand diagram, stability boudaries, time response, phase plane and, Poincaré section, through computational algorithms modeled in C++. These results revealed the importance of the nonlinear terms in the stability of the system, especially in the post-critical analysis, also revealed the existence of quasi-periodic motions, for the system subjected to a static flow and, chaotic motions for pulsating fluid flow Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Este trabalho pode ser dividido em três etapas principais. Inicialmente é proposta uma formulação estabilizada do método dos elementos finitos (MEF) para solução de problemas de escoamento incompressível governado pela equação de Navier-Stokes. Esta formulação foi implementada em um código computacional e testada através de diversos exemplos numéricos. Alguns elementos finitos com diferentes pares de função de interpolação da velocidade e pressão, consagrados na literatura, e também elementos finitos menos populares, foram investigados e seus resultados e performance comparados. A segunda etapa consiste na formulação do problema estrutural. Buscou-se por uma formulação dinâmica, não linear, capaz de simular movimentos complexos de estruturas sujeitas a grandes deslocamentos e grandes deformações durante longos intervalos de tempo. A etapa final deste trabalho é a proposição de um método para solução de problemas de Interação Fluido Estrutura (IFE) que utiliza o conceito de fronteiras imersas como alternativa a abordagens ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) clássicas. Elementos Finitos Generalizados, juntamente com Multiplicadores de Lagrange, são utilizados para prover descontinuidade nos campos de velocidade e pressão do fluido ao longo da interface com a estrutura. O acoplamento dos dois problemas é realizado utilizando um método implícito e alternado (staggered scheme), que possui a vantagem de permitir, facilmente, a implementação de códigos computacionais desenvolvidos para resolver isoladamente o problema fluido e/ou estrutural. This work is divided in three parts. Initially, it is presented a stabilized Finite Element Method formulation to solve fluid flow problems governed by the incompressible Navier-Stokes Equations. This formulation was implemented in a computer code and validated throughout several numeric simulations. Some well-known finite elements with different pairs of velocity/pressure approximations, as well as some other less popular elements, were investigated and their performance compared. The second part describes the Structural Problem formulation. This formulation is able to simulate nonlinear dynamic problems involving large displacements and finite strains during long period of time. In the final part of this work, it is proposed a Fluid-Structure Interaction method based on an immersed interface approach in opposition to classical ALE (Arbitrary Lagrangian Eulerian) approaches. Generalized Finite Elements, together with Lagrange Multipliers, are used to provide velocity and pressure discontinuities on the fluid domain across the immersed interface. To couple both fluid and structural problems, an implicit staggered scheme is adopted, which allows the easy implementation of already developed black box computer codes.

Modelos matemáticos são utilizados como ferramentas na avaliação da mecânica respiratória para a compreensão da fisiologia e patologias do sistema respiratório. A presente pesquisa visou avaliar, através da aplicação de modelos matemáticos, a mecânica respiratória em camundongos submetidos à metacolina. Deu-se ênfase no modelo linear de compartimento único e suas variantes não lineares. Camundongos C57BL/6 (n = 8) foram traqueostomizados, ventilados mecanicamente (flexiVent, SCIREQ, Canadá) e perturbações em volume foram aplicadas para a modelagem do sistema respiratório. O protocolo experimental foi elaborado de forma a se analisar a variação dos parâmetros respiratórios durante a aplicação do agente broncoativo e também se verificou a divisão do sinal quasi-senoidal em expirações e inspirações durante a técnica de oscilação forçada (FOT) com perturbação de frequência 2,5 Hz. Com base nisso, uma rotina computacional própria foi desenvolvida para a análise dos experimentos realizados no ventilador mecânico e foram pesquisadas as vantagens e desvantagens dos modelos matemáticos aplicados. Os resultados demonstraram um aumento no desvio padrão dos parâmetros do modelo linear unicompartimental e suas variantes não lineares após a aplicação do broncoconstritor. Acredita-se que esta grande variação nos parâmetros esteja relacionada com o enrijecimento do parênquima e da heterogeneidade da ventilação pulmonar após a utilização da droga. Devido à correlação dos parâmetros do modelo com a fisiologia ocorrer somente no modelo linear, acredita-se que este ainda é o mais indicado na avaliação da mecânica respiratória e as variantes não lineares seriam indicadas como opção em casos onde o modelo linear é incapaz de realizar ajustes adequados ou para informações complementares. Mathematical models are used as tools in the assessment of respiratory mechanics for the understanding of the physiology and pathologies of the respiratory system. This study aimed to assess the respiratory mechanics by applying mathematical models in mice subjected to challenges with methacholine. Emphasis was placed on linear single-compartment model and its nonlinear variants. C57BL/6 mice (n = 8) were tracheostomized, mechanically ventilated (flexiVent, SCIREQ, Canada) and disturbances in volume were applied to the modeling of the respiratory system. The experimental protocol was developed in order to analyze the variation of respiratory parameters during the application of the bronchoactive agent. The division of quasisinusoidal signal in expirations and inspirations during the forced oscillation technique (FOT) with frequency perturbation of 2.5 Hz was also observed. Based on that, a proper computational routine was developed in order to analyze the experiments in the mechanical ventilator and the advantages and disadvantages of the applied mathematical models. The results demonstrated an increase in the standard deviation of the linear single-compartment model and its nonlinear variants parameters after the application of bronchoconstrictor. It is believed that this large variation in the parameters relates to the parenchyma stiffening and to the heterogeneity of pulmonary ventilation after the use of the drug. Due to the fact that the correlation between the model parameters and the physiology occurred only in the linear model, it is believed that this is still the most suitable model in the assessment of respiratory mechanics. Nonlinear variations of the single-compartment model would be indicated only as an option, for example, in cases where the linear model is incapable of performing appropriate fits or when additional information about the respiratory system is required.

This paper concerns the recursive identification of nonlinear discrete-time systems for which the original equations of motion are not known. Since the true model structure is not available, we replace it with a generic nonlinear model. This generic model discretizes the state space into a finite grid and associates a set of velocity vectors to the nodes of the grid. The velocity vectors are then interpolated to define a vector field on the complete state space. The proposed method follows a Bayesian framework where the identified velocity vectors are selected by the maximum a posteriori (MAP) criterion. The resulting algorithms allow a recursive update of the velocity vectors as new data is obtained. Simulation examples using the recursive algorithm are presented.

Controladores repetitivos convencionais não são adequados para aplicações onde os sinais de referência ou os distúrbios são periódicos mas cuja frequência fundamental pode sofrer modificações. Contudo, esta é uma situação frequentemente encontrada em aplicações de inversores de tensão modulados por largura de pulso alimentando cargas não-lineares ou conectados à rede elétrica. Várias propostas para a mitigação deste problema são encontradas na literatura especializada, mas não se reporta estudos analisando-as comparativamente. Neste sentido, este trabalho apresenta uma análise comparativa de três controladores repetitivos modificados desenvolvidos para resolver este problema. São considerados os seguintes métodos: i) ajuste contínuo da taxa de amostragem, ii) truncamento do número de amostras por ciclo da referência para o número inteiro mais próximo e iii) ajuste de uma taxa de amostragem fictícia de modo a manter constante o número de amostras do controlador por ciclo da referência. Estas abordagens são descritas em detalhes e os seus desempenhos são discutidos com base em resultados experimentais obtidos em dois protótipos distintos, que foram criteriosamente projetados para operar em altas e baixas frequências de comutação. Conventional repetitive controllers are not suitable for applications were reference or disturbances are periodic where its fundamental frequency is subject to variation. However, this is a situation commonly encountered in applications of pulse-width modulated inverters feeding nonlinear loads or connected to the grid. Several approaches to mitigate this problem have been proposed in the literature, but there is no studies with comparative analysis among them. This paper provides a comparative analysis of three modified repetitive controllers developed to solve this problem. The following methods are covered in the analysis: i) continuous adjustment of the sampling rate; ii) truncation of the number of samples per reference cycle to the nearest integer and iii) adjustment of a fictitious sampling rate in order to maintain constant the number of samples of the controller per reference cycle. These existing approaches are depicted in details and its performances are discussed based on the experimental results obtained in two experimental prototypes, which had been carefully designed to operate at low and high switching frequencies.

Neste trabalho estudamos questões relativas a existência, unicidade, dependência contínua, continuidade, taxas de decaimento e comportamento assintótico de soluções para uma classe de equações de placas lineares e não lineares. No primeiro capítulo revisamos alguns conteúdos e colecionamos uma série de resultados provenientes da teoria geral de análise funcional, semigrupos lineares e atratores, os quais serão aplicados ao longo desta tese. Nos dois próximos capítulos abordamos uma equação da placa de quarta ordem dissipativa com perturbações não lineares do tipo p- Laplaciano e localmente Lipschitz e com memória. No segundo capítulo provamos a estabilidade exponencial de energia correspondente ao problema homogêneo com memória de segunda ordem. Em seguida, no terceiro capítulo estabelecemos resultados que comprovam a existência de um atrator global com dimensão fractal finita para o sistema dinâmico associado ao problema com história de deslocamento relativo que equivale ao problema original. Finalmente, no quarto capítulo tratamos um modelo viscoelástico de placas de Mindlin-Timoshenko de segunda ordem. Nesta ocasião, consideramos essecialmente dois casos, o primeiro quando o sistema é totalmente dissipativo e, em seguida, quando o sistema é parcialmente dissipativo. No primeiro caso, determinamos que o semigrupo linear associado ao problema é analítico e, como consequência, é exponencialmente estável. No segundo caso, mostramos que o semigrupo perde decaimento exponencial e analiticidade, no entanto, provamos que as soluções possuem decaimento do tipo polinomial In this work we study some questions concerning with existence, uniqueness, continuous dependence, continuity, rates of decay and asymptotic behavior of solutions for a class of linear and nonlinear plate equations. In the first chapter we review some concepts and collect a series of results provided from general theory of functional analysis, linear semigroups and attractors which will be applied throughout this thesis. In the next two chapters we discuss a damped plate equation of fourth order with nonlinear perturbations of the lower order of p-Laplacian type and locally Lipschitz, and a memory term. In the second chapter we prove the exponential stability of energy corresponding to the homogeneous problem with memory of second order. Then in the third chapter we establish some results that allow us to prove the existence of a global attractor with finite fractal dimension for dynamical system associated to the problem with relative displacement history which is equivalent to the original problem. Finally, in the fourth chapter we deal with a viscoelastic Mindlin-Timoshenko plate model of second order. At this moment we consider essentially two cases. The first one when the system is fully damped, then when the system is partially damped. In the first case we show that the semigroup associated to the Mindlin-Timoskenko system is analytic, which in particular implies exponential decay. In the second case we show that such semigroup loses exponential decay, also loses analyticity. However, we prove in this last case that the solutions have decay of polynomial type

Nesse trabalho, um elemento finito híbrido, que incorpora em sua formulação os efeitos não lineares de segunda ordem, da inelasticidade do aço e da semirrigidez da ligação, é utilizado para modelar e analisar sistemas estruturais reticulados planos em aço. Trata-se do elemento finito clássico de pórtico plano que apresenta, em suas extremidades, pares de molas dispostas em série. Uma das molas é representada pelo parâmetro Sc, que define o grau de rigidez da ligação entre as barras; a outra mola é representada pelo parâmetro Ss, que avalia a plastificação da seção. A matriz de rigidez desse elemento incorpora todos os efeitos não lineares supracitados. O presente trabalho faz uma averiguação da eficiência computacional do elemento híbrido na simulação isolada e combinada desses efeitos não lineares. Problemas clássicos de equilíbrio e estabilidade são inicialmente modelados e, em seguida, a atenção é voltada para a análise de sistemas estruturais com ligações flexíveis. Por fim, o referido elemento é utilizado em análises inelásticas de pórticos planos baseadas no método da rótula plástica refinado. Através dessas análises, é possível verificar e validar o emprego do elemento híbrido na modelagem numérica de diversos problemas estruturais não lineares na engenharia civil. In this work, a hybrid finite element that incorporates in its formulation the second-order effect, material yielding and connection flexibility effects are presented to study the behavior of plane steel frames. In fact, it is the classic beam-column finite element that presents, at its ends, pairs of springs arranged in sequence. One of the springs is represented in the mathematical formulation of this element by the parameter Sc, which defines the joint stiffness of the members; the other spring, whose rigidity is simulated by the parameter Ss, evaluates the plastification of the cross section. The element stiffness matrix incorporates these three mentioned nonlinear effects. Therefore, the aim of this work is to investigate the computer efficiency of this hybrid finite element in the isolated and combined simulation of these nonlinear effects. Initially, equilibrium and stability of classic structural problems with high nonlinear behavior and critical points in the equilibrium paths are studied. Semi-rigid structural systems with initial geometric imperfections are also evaluated. Later, the hybrid element is tested in the inelastic analysis of plane steel frames based on refined plastic-hinge method. Through these examples, it was possible to validate and verify the use of the proposed hybrid finite element in the numerical modeling of various nonlinear structural problems in civil engineering.

Este trabalho tem o intuito, de apresentar alguns conceitos, relativos à identifi cação de sistemás, tanto lineares quanto não linearep, além da ideia de referência virtual para, em conjunto com a teoria de projeto "de controladores baseados em dados, propor uma forrha de projeto de controladores não lineares baseados em identificação de sistemas. A utilização de referência virtual para a obtenção dos sinais necessários para a caracterização do controlador ótimo de um sistema e utilizado no método VRFT (Virtual Reference Feedback Tuning). Este método serve como base para o desenvolvimento da proposta deste trabalho que, em conjunto com a teoria de identificação de sistemas não lineares, permite a obteriçãci do controlador ótimo que leva o sistema a se comportar como especificado em malha fechada. Em especial optou-se pela caracterização do controlador utilizando estrutura de modelos racional, por esta ser uma classe bastante abrangente no que - diz respeito à quantidade de sistemas reais que ela é capaz de descrever. Fara demonstrar o potencial do método proposto para projeto de controladores, são apresentados ecemplos ilustrativos em situações onde o controlador ideal consegue ser representado pela classe de modelos, e quando isso não é possível. This work aims to present some concepts related to linear and nonlinear system identification, as well as the •concept of virtual reference that, together with data based controller design's theory, provides design framework for nonlinear controllers. The Virtual Reference Feedback Tuning method (VRFT) is used as a basis for the current proposal, where we propose to unite nonlinear system identification algorithms and virtual reference to obtain the ideal controller: the one which makes the system behave as desired in closed loop. It was choosen to model the controller as a rational model due the wide variety of practical systems that can be represented by this model structure. For rational system identification we used an iterative algorithm which, based on the signal from input and output of the pIant, allows to identify the parameters of the pre defined controller structure with the signals obtained by virtual reference. To demonstrate the operation of the proposed identification controller methodology, illustrative examples are presented in situations where the ideal controller can be represented by the class of modeIs, and also when it is not possible.

In this paper we assess a crack propagation criterion based on the notion of configurational force in the spirit of Gurtin (Configurational forces as basic concepts of continuum physics. Applied mathematical sciences. Springer, Berlin, 2000). We extend the theory of Gurtin to finite strain elasto-plastic fracture and in addition take thermal effects into account. The global model is a system of nonlinear and non-smooth equations which are solved directly with a finite element discretization. Comparison with laboratory experiments is provided, thereby showing that the concept of configurational force can be successfully used for computational damage-based fracture tests on ductile materials.

This paper presents algorithms for nonlinear and adaptive control of the viral load in a HIV-1 infection model. The model considered is a reduced complexity nonlinear state-space model with two state variables, representing the plasma concentration of un-infected and infected CD4+ T-cells of the human immune system. The viral load is assumed to be proportional to the concentration of infected cells. First, a change of variables that exactly linearizes this system is obtained. For the resulting linear system the manipulated variable is obtained by state feedback. To compensate for uncertainty in the infection parameter of the model an adaptation mechanism based on a Control Lyapunov Function is designed. Since the dependency on parameters is not linear, an approximation is made using a first order Taylor expansion.

A dinâmica da equação diferencial com retardo x 2 pontos + 2ax ponto + bx = f(x ), para a função não linear f(x) = tanh(x), foi analisada como função dos parâmetros a, b, e do retardo , onde x = x(t ). Esse modelo descreve um oscilador harmônico amortecido sujeito a retroalimentação com retardo . Nesse estudo, examinamos os casos de retroalimentação negativa ( < 0) e positiva ( > 0). Usamos o método de passos para mostrar a propriedade de suavização da solução, da equação diferencial não linear com retardo, com o crescimento de t. Fizemos a análise da estabilidade local, construímos as cartas de estabilidade no espaço de parâmetros, e mostramos que o espectro de autovalores é discreto e, no máximo, enumerável. Foram construídos diagramas de bifurcação que exibiram a ocorrência da bifurcação de Hopf supercrítica, da bifurcação de forquilha supercrítica, e da bifurcação de Hopf dupla. Para alguns pontos de bifurcação de Hopf dupla, ressonantes e não ressonantes, foi calculada numericamente a série temporal, construído o espaço de fase e gerado o mapa de primeiro retorno para uma dada seção de Poincaré. Por fim, realizamos a discretização da equação do oscilador e fizemos uma breve análise da dinâmica da equação não linear de diferenças resultante. The dynamics of the delay differential equation x 2 pontos + 2ax ponto + bx = f(x ), for the nonlinear function f(x) = tanh(x), has been analyzed as a function of the parameters a, b, and the delay , where x = x(t ). This model describes a damped harmonic oscillator subject to feedback with delay . Here, we have examined the cases of negative feedback (< 0) and positive feedback ( > 0). The method of steps have been used to show the property of solutions smoothing, for the nonlinear delay differential equation, for the increasing t. We have analyzed the local stability, made the stability charts, and showed that the spectrum of eigenvalues is discrete and at most enumerable. We have constructed the bifurcation diagrams that showed the occurrence of supercritical Hopf bifurcation, the supercritical pitchfork bifurcation and double Hopf bifurcation. For some points of resonant and non-resonant double Hopf bifurcation we have numerically calculated the time series, produced the phase space, and generated the first return map for a given Poincaré section. Finally, we have performed a discretization of the equation and made a brief analysis of the dynamics of the resulting nonlinear difference equation.

Este artigo apresenta e desenvolve uma metodologia empírica alternativa para modelar e obter as funções de derivadas instantâneas para sistemas dinâmicos não-lineares através de um treinamento supervisionado utilizando integradores numéricos neurais de múltiplos passos do tipo Adams-Bashforth. Esta abordagem a rede neural desempenha o papel das funções de derivadas instantâneas que é acoplada à estrutura do integrador numérico, que efetivamente, é o responsável em realizar as propagações no tempo apenas através de uma combinação linear de redes neurais feedforward com respostas atrasadas. É um fato importante que somente os integradores numéricos de mais alta ordem aprendem efetivamente as funções de derivadas instantâneas com precisão adequada, o que comprova o fato de que os de primeira ordem somente conseguem aprender as derivadas médias. Esta abordagem é uma alternativa à metodologia que trata os problemas de modelagem neural em estruturas de integração de passo simples do tipo Runge-Kutta de alta-ordem, sendo esta, mais robusta e complexa na determinação da retropropagação, que exige - neste caso - o emprego da regra da cadeia para funções compostas. Ao final deste artigo são apresentadas simulações de resultados numéricos dos integradores neurais de Adams-Bashforth em três estudos de caso: 1) pêndulo não-linear sem variáveis de controle; 2) um modelo abstrato com controle e 3) sistema de Van der Pol. This paper presents and develops an alternative empirical methodology to model and get instantaneous derivative functions for nonlinear dynamic systems by a supervised training using multiple step neural numerical integrator of Adams-Bashforth. This approach, neural network plays the role of instantaneous derivative functions and it is coupled to numerical integrator structure, which effectively is the responsible for execute the propagations in time through a linear combination of feedforward neural networks with delayed responses. It is an important fact that only numerical integrators of highest order effectively learn instantaneous derivative functions with sutable precision, which proves the fact that those of first order can only learn mean derivatives. This approach is an alternative to the methodology that deals with the problems of neural modeling in simple step integration structures of high-order Runge-Kutta type, and this, which is more robust and complex in determining the backpropagation, which requires - in this case - the employment of the chain rule for compounded functions. At the end this paper numerical simulation results of Adam-Bashforth neural integrator are presented in three study cases: 1) nonlinear pendulum without variables control; 2) an abstract model with variables control and 3) Van der Pol system.

A instabilidade de tensão geralmente manifesta-se de duas formas: insolubilidade das equações de fluxo de potência e a perda de controlabilidade. Entretanto, o último mecanismo não tem sido considerado na Análise Probabilística da Estabilidade de Tensão (APET). O objetivo deste artigo é apresentar um método para incluir a perda de controlabilidade e a insolubilidade na APET. O método proposto se baseia na combinação de três técnicas: Método Monte Carlo (MMC), Fluxo de Potência Ótimo (FPO) não-linear e o Método da Matriz D' (MMD). Os resultados dos testes demonstraram que a perda de controlabilidade é um mecanismo importante na APET. The voltage instability is usually characterized by two mechanisms: unsolvability of the power flow equations and controllability loss. However, the last mechanism has not been considered in the voltage stability probabilistic assessment. The objective of this paper is to present a method to include controllability loss and unsolvability in the voltage stability probabilistic assessment. The proposed method is based on the combination of three techniques: Monte Carlo Simulation Method, Nonlinear Optimal Power Flow and D' Matrix Method. The test results demonstrated that the controllability loss is an important mechanism in the voltage stability probabilistic assessment.

Um controlador livre de peaking baseado em modos deslizantes e realimentação de saída é introduzido para o rastreamento de uma classe de sistemas não-lineares incerta utilizando observadores de alto ganho e o conceito de tempo de espera na ativação do sinal de controle. Estabilidade exponencial global (semi-global) e bom comportamento transitório são obtidos. Um esquema de monitoração é também proposto para lidar com o fenômeno de peaking do HGO induzido por perturbações de saída. A peaking free output-feedback tracking sliding mode controller based on high-gain observers (HGO) and control activation dwell-time is introduced for a general class of uncertain single-input-single-output (SISO) nonlinear systems. Global or semi-global practical exponential stability with enlarged domains of attraction and significantly improved transient behavior are obtained. A monitoring scheme is also proposed to deal with HGO peaking induced by output exogenous disturbances.

O objetivo principal do trabalho é apresentar uma comparação entre distintas estratégias de simulação computacional de estruturas de concreto armado utilizando modelos de fissuração distribuída. Em uma primeira abordagem, foi adotado o modelo multidirecional de fissuração distribuída do programa DIANA empregando-se diferentes regras de amolecimento para o material fissurado (frágil, linear e não-lineares de Moelands-Reinhardt e de Hordijk). Posteriormente, foi utilizada a formulação DSFM - Disturbed Stress Field Model, modelando o concreto fissurado como um material ortotrópico com fissuras distribuídas do tipo rotacionais. Os programas DIANA e VecTor2 foram utilizados como ferramentas para avaliar a eficácia dos diferentes modelos no estudo de vigas de concreto armado submetidas a esforços de flexão. The main goal of the present work is to present a comparison between two different strategies for the computational simulation of reinforced concrete structures, both using smeared crack models to represent the behavior of the materials. As a first approach, a multidirectional smeared crack model available in DIANA has been adopted along with different softening rules for the cracked materials (brittle, linear, nonlinear of Moelands-Reinhardt and Hordijk). Additionally, the Disturbed Stress Field Model - DSFM has also been adopted to model cracked concrete as an orthotropic material with smeared rotating cracks. The finite element codes DIANA and VecTor2 have been used to evaluate the performance of the different smeared crack models to predict the behavior of reinforced concrete beams subjected primarily to flexure.

Os problemas de contato representam uma classe de problemas da mecânica dos sólidos para a qual a não-linearidade é introduzida pela alteração das condições de contorno, as quais só podem ser determinadas no decorrer do processo de resolução. O presente trabalho trata dos problemas de contato abordando aspectos de sua formulação e implementação numérica. Apresentam-se, em particular, as formulações de dois diferentes tipos de elemento de contato revendo-se, mais detalhadamente, o tratamento numérico das restrições decorrentes de contato. Algumas estratégias para resolução computacional desta classe de problemas, consistindo em técnicas de otimização, foram implementadas num programa computacional de elementos finitos e avaliadas comparativamente por meio de exemplos numéricos com diferentes graus de complexidade. Contact problems represent a class of solid mechanics problems for which the nonlinear behavior is caused by the change of the boundary conditions during the solution process. The present work treats contact problems observing aspects of its formulation and numerical implementation. Specifically, the formulation for two different contact elements is presented, analyzing, in details, the numerical formulation that results from the contact. Some strategies for the computational solution of this class of problems, given by optimization techniques, were implemented in a finite element computational program and were compared and evaluated by numerical examples with different levels of complexity.

We study both existence and nonexistence of nonnegative solutions for nonlinear elliptic problems with singular lower order terms that have natural growth with respect to the gradient, whose model is $−\Delta u +\frac{|\nabla u|^2}}{u^\gamma} = f$ in $\Omega$, $u=0$ on $\partial \Omega$, where $\Omega$ is an open bounded subset of $\mathbb{R}$, $\gamma > 0$ and $f$ is a function which is strictly positive on every compactly contained subset of $\Omega$. As a consequence of our main results, we prove that the condition $\gamma

Este artigo apresenta uma ferramenta para análise de sistemas complexos de recursos hídricos denominada AcquaNetXL, que foi desenvolvida no formato de planilha eletrônica, na qual foram incorporados dois modelos de otimização, um linear e outro não linear. Essa ferramenta mantém os conceitos e os atributos de um sistema de suporte a decisão, ou seja, possui as características de estreitar a comunicação entre o usuário e o computador, de facilitar o entendimento, a formulação do problema, a interpretação dos resultados de análise e auxiliar no processo de tomada de decisão, tornando-o mais ordenado, objetivo e transparente. O desempenho do algoritmo utilizado na solução dos problemas de alocação de água foi satisfatório, especialmente para o modelo linear. This article presents a tool for the allocation analysis of complex systems of water resources, called AcquaNetXL, developed in the form of spreadsheet in which a model of linear optimization and another nonlinear were incorporated. The AcquaNetXL keeps the concepts and attributes of a decision support system. In other words, it straightens out the communication between the user and the computer, facilitates the understanding and the formulation of the problem, the interpretation of the results and it also gives a support in the process of decision making, turning it into a clear and organized process. The performance of the algorithms used for solving the problems of water allocation was satisfactory especially for the linear model.

Submitted by Guilherme Lemeszenski (guilherme@nead.unesp.br) on 2013-08-22T18:58:37Z No. of bitstreams: 1 S0103-17592008000300003.pdf: 285689 bytes, checksum: d0396eab76c23baacb7e73773a895efd (MD5) Made available in DSpace on 2013-08-22T18:58:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 S0103-17592008000300003.pdf: 285689 bytes, checksum: d0396eab76c23baacb7e73773a895efd (MD5) Previous issue date: 2008-09-01 Made available in DSpace on 2013-09-30T19:54:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 S0103-17592008000300003.pdf: 285689 bytes, checksum: d0396eab76c23baacb7e73773a895efd (MD5) S0103-17592008000300003.pdf.txt: 45372 bytes, checksum: fc9ab656248dcce7684d69aa742d9be2 (MD5) Previous issue date: 2008-09-01 Submitted by Vitor Silverio Rodrigues (vitorsrodrigues@reitoria.unesp.br) on 2014-05-20T13:29:05Z No. of bitstreams: 2 S0103-17592008000300003.pdf: 285689 bytes, checksum: d0396eab76c23baacb7e73773a895efd (MD5) S0103-17592008000300003.pdf.txt: 45372 bytes, checksum: fc9ab656248dcce7684d69aa742d9be2 (MD5) Made available in DSpace on 2014-05-20T13:29:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 S0103-17592008000300003.pdf: 285689 bytes, checksum: d0396eab76c23baacb7e73773a895efd (MD5) S0103-17592008000300003.pdf.txt: 45372 bytes, checksum: fc9ab656248dcce7684d69aa742d9be2 (MD5) Previous issue date: 2008-09-01 Neste trabalho é proposta uma metodologia de rastreamento de sinais e rejeição de distúrbios aplicada a sistemas não-lineares. Para o projeto do sistema de rastreamento, projeta-se os controladores fuzzy M(a) e N(a) que minimizam o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de referência r(t) e o sinal de erro de rastreamento e(t), sendo e(t) a diferença entre a entrada de referência e a saída do sistema z(t). No método de rejeição de distúrbio utiliza-se a realimentação dinâmica da saída através de um controlador fuzzy Kc(a) que minimiza o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de entrada exógena w(t) e o sinal de saída z(t). O procedimento de projeto proposto considera as não-linearidades da planta através dos modelos fuzzy Takagi-Sugeno. Os métodos são equacionados utilizando-se inequações matriciais lineares (LMIs), que quando factíveis, podem ser facilmente solucionados por algoritmos de convergência polinomial. Por fim, um exemplo ilustra a viabilidade da metodologia proposta. A design method for tracking system with disturbance rejection applied to nonlinear systems using fuzzy control is proposed in this paper. Fuzzy feedforward controllers M(a) and N(a) are designed in order to obtain the tracking system. These controllers minimize the H∞-norm from the reference input signal r(t) to the tracking error signal e(t), where the tracking error signal is the difference between the reference input signal r(t) and the output signal z(t). A dynamic feedback fuzzy controller Kc(a) is designed in order to minimize the H∞-norm from the disturbance input w(t) to the output z(t). The designs are formulated in Linear Matrix Inequality (LMI) framework, such that the optimal solutions of the stated control problems are obtained. Simulation of a practical problem illustrates the effectiveness of the proposed method. Universidade Federal de Mato Grosso do Sul Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Estadual Paulista Departamento de Engenharia Elétrica Universidade Estadual Paulista Departamento de Engenharia Elétrica

Este trabalho tem como objetivo realizar uma comparação de dois tipos de seções eletromagnéticas modeladas em 2D muito usadas nas interpretações quantitativas de dados de aerolevantamentos eletromagnéticos, em especial, naqueles com medições no domínio do tempo (ATDEM). Uma delas é obtida pela modelagem rápida do ramo assíntoto do decaimento do fluxo magnético secundário e é comum na maioria deste tipo de interpretação. A outra é de uso bem mais restrito e emprega técnicas de inversão 1D. No primeiro caso, a técnica transforma a resposta obtida pelo método ATDEM numa imagem da condutividade elétrica em função da profundidade (conductivity-depth image - CDI) e assim possibilita ter uma idéia da geometria da condutividade do alvo (modelo geoelétrico), utilizando uma aproximação de processamento rápido. No segundo caso, a utilização de inversão 1D baseada no algoritmo computacional NLSTCI (Nonlinear Least-Squares Inversion of Transient Soundings for a Central Induction Loop) permite chegar a resultados semelhantes usando agora desenvolvimento baseado na equação de onda. É uma técnica matematicamente e computacionalmente complexa e de implementação morosa. As duas metodologias foram aplicadas em dados reais obtidos com o sistema GEOTEM TM, utilizado no Vale de San Pedro (sudeste do Arizona) em 1997. Os dados desta região foram disponibilizados pelo USGS e foram usados nesta interpretação quantitativa. Assim, foram obtidas inicialmente seções bidimensionais e a partir delas gerados mapas. Em seguida os resultados destas seções 2D - distribuição espacial da condutividade obtidos das CDIs e inversões 1D - foram interpoladas volumetricamente (voxels) permitindo uma forma representativa 3D da distribuição espacial da condutividade para a área coberta pelo aerolevantamento. The aim of this paper is to carry out a comparison between two types of 2D electromagnetic modeled sections normally used on AEM data quantitative interpretation especially on those obtained from ATDEM measurements (ATDEM). One is obtained from fast modeling of the secondary magnetic flux decay and is the most common quantitative interpretation tool. The other is of more restrict usage and use 1D inversion techniques. In the first case, the technique transforms the ATDEM responses on a conductivity depth image (CDI) and a glimpse of the subsurface conductivity distribution can be obtained with a fast processing approach. In the second case, the use of a 1D inversion, based on the NLSTCI computational algorithm (short for nonlinear least-squares inversion of transient soundings for a central induction loop) allows to get a similar result but now relying on a wave equation development. It is a mathematically and computationally complex, and more time consuming technique. The two approaches were applied to airborne GEOTEM TM system real data, collected on a survey at San Pedro Valley (Southeast Arizona) in 1997.The available data from this region were made available by the USGS and were used in this quantitative analysis. As such, 2D sections were obtained, and from these, maps were generated. The results from 2D sections - conductivity spatial distribution obtained from CDIs and 1D inversions - were volumetrically interpolated (voxels) allowing a 3D representation of the conductivity spatial distribution for the surveyed area.

Em instalações industriais, é comum a existência de processos multivariáveis que possuem variáveis com fortes interações entre si, além de não linearidades e de objetivos de controle conflitantes Assim, a sintonia de diversos controladores em plantas industriais complexas constitui um desafio aos engenheiros de processo e operadores. Este artigo aborda o problema de sintonizar n controladores PI/PID (Proporcional, Integral e Derivativo) em processos multivariáveis como um problema de otimização multiobjetivo. Um algoritmo genético multiobjetivo, modificado por uma técnica de nicho e formação de castas, é proposto para resolver o problema. A otimização é realizada em dois níveis. No primeiro, uma função local que agrupa os critérios ITSE (Integral Time Squared Error) e variância mínima é calculada para avaliar separadamente o desempenho de cada malha. Em seguida, uma função de custo global, considerando todas as malhas é usada para calcular um conjunto de soluções (conjunto de parâmetros do controlador PI/PID) para o problema de otimização. A metodologia foi aplicada no controle PI de uma unidade de craqueamento catalítico e o seu desempenho foi comparado ao de um controlador preditivo por matriz dinâmica. Os resultados mostram a aplicabilidade e eficiência da metodologia proposta. Nonlinear multiple-input multiple-output (MIMO) processes which are common in industrial plants are characterized by significant interactions and nonlinearities among their variables. Thus, the tuning of several controllers in complex industrial plants is a challenge for process engineers and operators. This paper addresses the problem of simultaneously tuning n proportional-integral-derivative (PI/PID) controllers in a coupled multivariable process as a multi-criteria optimization problem. A multi objective genetic algorithm modified by a niching technique with castes formation is proposed to solve this problem. The optimization is carried out in two levels. In the first level a local function that considers both the integral time squared error (ITSE) and the minimum variance criteria is computed to separately evaluate the performance of each closed loop. Thereafter, a global cost function that considers all the loops is used to compute a set of solutions (a set of PI/PID parameters) to the optimization problem. The proposed system was applied to the control of a fluid catalytic cracking (FCC) unit, and its performance was compared to dynamic matrix control (DMC). The results show the applicability and effectiveness of the proposed method.

O presente trabalho apresenta proposta de análise numérica de perfis de aço formados a frio submetidos à compressão centrada. Trata-se de investigação, realizada por meio de elementos finitos, com vistas à análise da influência de imperfeições geométricas iniciais presentes em perfis U simples e U enrijecido, sob os aspectos de sua forma, magnitude e sentido. A imperfeição geométrica é adotada na forma de modos de falha local, global e distorcional, observando a suscetibilidade a tais modos para a seção de interesse. Cada tipo de imperfeição é avaliado de forma isolada e, em seguida, de forma associada (conjunta). São apresentados aspectos referentes à estratégia de modelagem adotada na construção dos modelos numéricos, bem como aspectos de interesse com relação às análises não-lineares aqui consideradas. Para fins de obtenção da força de colapso, fica examinada a possibilidade de empregar modos de falha isolados para representar as imperfeições geométricas, porém, com a amplitude previamente ajustada. Para os casos de imperfeições associadas, para representar a imperfeição geométrica, se destaca o papel do sentido da imperfeição do tipo global com relação a sua associação às imperfeições dos tipos local e distorcional para perfis U enrijecidos, bem como à imperfeição do tipo local para perfis U simples. The work presents a numerical analysis on cold-formed steel members compressed between pinned ends. One is about an inquiry carried through in finite elements in which it was studied the influence of initial geometric imperfections, existing in plain channels and lipped channels, under the aspects of its form, magnitude and signal. The geometric imperfection is adopted on the forms of the local, global and distortional buckling modes, observing the susceptibility to such modes for each type of section. Each imperfection is evaluated on the isolated way and after that of associated way. Referring aspects to the strategy of modeling adopted in the construction of the numerical models are presented, as well as aspects of interest with regard to the developed nonlinear analyses. For ends of attainment of the ultimate load, it is examined the possibility to use isolated buckling modes to represent the geometric imperfections, as long as the amplitude it is adjusted. The cases that had applied coupled imperfection to represent the geometric imperfection detach the paper of the signal of the imperfection of the global type with regard to its association to the imperfections of the types local and distortional for lipped channels and, to the one of the local type for plain channels.

O presente artigo apresenta uma visão geral do estado da arte na área de identificação de sistemas utilizando modelos dinâmicos com estrutura desenvolvida através de bases de funções ortonormais, como as funções de Laguerre, Kautz ou funções ortonormais generalizadas. Discute-se as vantagens e possíveis limitações desse tipo de estrutura bem como os fundamentos matemáticos dos modelos correspondentes nos contextos de identificação linear, linear com incertezas paramétricas (identificação robusta) e não linear, incluindo uma revisão bibliográfica abrangente sobre o tema. Diferentes realizações de modelos com funções de base ortonormal, a saber, modelos lineares, de Volterra, fuzzy e neurais, são detalhadas e discutidas comparativamente em termos de capacidade de representação, parcimônia, complexidade de projeto e interpretabilidade. Aspectos práticos da identificação desses modelos são também apresentados e ilustrados através de dois casos de estudo envolvendo um processo simulado de polimerização isotérmica. In this paper, an overview about the identification of dynamic systems using orthonormal basis function models, such as those based on Laguerre and Kautz functions, is presented. The mathematical foundations of these models as well as their advantages and limitations are discussed within the contexts of linear, robust, and nonlinear identification. The discussions comprise a broad bibliographical survey on the subject and a comparative analysis involving some specific model realizations, namely, linear, Volterra, fuzzy, and neural models within the orthonormal basis function framework. Theoretical and practical issues regarding the identification of these models are also presented and illustrated by means of two case studies related to a polymerization process.

Este trabalho apresenta um estudo comparativo das características de convergência das formulações convencional polar, convencional retangular e injeção de corrente na solução do fluxo de potência trifásico. As equações não lineares referentes a cada uma das formulações são resolvidas através do método iterativo de Newton-Raphson. Sistemas trifásicos desequilibrados e mal-condicionados são testados de modo a fornecer subsídios a respeito do desempenho de cada um dos métodos. As características de convergência são avaliadas tanto em relação à variação do carregamento, quanto à variação da relação R/X dos ramos. This paper presents a comparative study on convergence characteristics of the main three-phase power flow methods, namely, conventional polar, conventional rectangular and current injection formulations, for solving the three-phase power flow problem. The nonlinear equations are solved iteratively through Newton-Raphson approach. Both unbalanced and ill-conditioned three-phase power systems are tested in order to provide information on performance of each one of the methods under analysis. The convergence characteristics are evaluated by increasing the loading factor and the branch R/X ratios.

Esse trabalho apresenta uma investigação original, ao estudar o comportamento estrutural de edifícios de múltiplos andares, através de um modelo de análise não-linear inelástica. Emprega-se a teoria geometricamente exata para cascas inicialmente planas em regime elástico não-linear e para barras no espaço tridimensional em regime elasto-plástico em carregamento monotônico modelado por elasticidade não-linear. Considera-se a influência da rigidez transversal da laje de concreto fundido no local como material homogêneo.Diferentes estruturas de edifícios são analisadas e com o auxílio do GID, versão 7, o comportamento estrutural dos edifícios pode ser observado através de diversas figuras. Os exemplos numéricos demonstram a robustez, precisão e eficiência do método e do programa computacional empregados. This work presents an original investigation to study multiple-floor structural behavior of buildings through a nonlinear inelastic analysis. It uses the geometrically exact theory for shells initially plane in nonlinear elasticity and rods in the three-dimensional space works in elastic-plastic way. It considers the concrete slabs transversal rigidity influence like homogeneous material molten in loco. Several different buildings structures including both geometric and material nonlinearities are analyzed and with GID's help, version 7, the buildings structural behavior can be observed. The numerical examples demonstrate the robustness, accuracy and efficiency of the method and computer program.

Objetivo: Apresentação do teste biomecânico Energia Total de Ruptura para o estudo da resistência intrínseca de material biológico com propriedade viscoelástica não-linear representado neste trabalho por segmento íntegro de cólon descendente de rato. Métodos: Implementação do teste biomecânico Energia Total de Ruptura e do Sistema de Aquisição e Análise de dados Biomecânicos - SABI 2.0. Para esse fim, foram utilizados conceitos físico-mecânicos, computacionais e biomecânicos e como corpos de teste, 15 espécimes de cólon descendente de ratos. Resultados: O teste biomecânico Energia Total de Ruptura permitiu o cálculo da energia total acumulada necessária para promover a ruptura dos corpos de prova durante os ensaios mecânicos. Por meio da automatização e gerenciamento da aquisição e análise dos dados capturados foi possível a geração de gráficos e relatórios descritivos e estatísticos. Conclusão: Fundamentado em conceitos físico-mecânicos, computacionais e biomecânicos, o teste Energia Total de Ruptura pôde proporcionar análise matemática do comportamento dos segmentos de cólon descendente de ratos durante os ensaios, demonstrando ser um possível método de medição da resistência intrínseca desse material biológico com propriedade viscoelástica não-linear. Purpose: Presentation of the Total Energy of Rupture biomechanical test to evaluate the intrinsic resistance of the rat’s left colon which presents a non-linear viscoelastic property. Methods: Implementation of Total Energy of Rupture test (ETR) and the Biomechanical Data Acquisition and Analysis System (SABI 2.0) based on physic-mechanical, computational and biomechanical concepts. Fifteen specimens of Wistar adults rat’s left colon where considered for experiments. Results: Using the TER biomechanical test it was possible calculate the accumulated total energy necessary to promote the specimens rupture during the mechanical trial. It was also possible to generate descriptive and statistics reports and graphics through the data acquisition and analysis automatization and management. Conclusion: Based on physic-mechanical, computational and biomechanical concepts, the Total Energy of Rupture test provides mathematical analysis of the rat’s left colon segment behaviour during the experiments, demonstrating to be a possible method to measure the intrinsic resistance of this biological material presenting non-linear viscoelastic property.

Este artigo propõe dois novos algoritmos de limitação para inversores de tensão trifásicos a quatro braços. Estes baseiam-se na limitação do vetor de comando dentro da região de operação linear do inversor. O primeiro algoritmo utiliza um elipsóide inscrito no dodecaedro definido pelas extremidades dos possíveis vetores de comutação do inversor, e o segundo é baseado nos planos limites desse poliedro. Uma descrição detalhada, abordando os principais pontos requeridos para a implementação digital, da modulação space vector e dos algoritmos de limitação são apresentados. Ainda, as tensões de saída e as correntes nos indutores são dinamicamente reguladas, por meio de servo controladores MIMO em eixos síncronos dq0. Estes controladores são projetados usando a técnica do regulador linear quadrático discreto de regime permanente, o qual assegura estabilidade para o sistema em toda a faixa de operação. Além disso, para prover transições suaves entre os diferentes modos de operação do inversor, são propostos algoritmos MIMO não lineares para limitar a sobrecarga da ação integral, quando o vetor de comando for limitado, e atualizar dinamicamente as variáveis dos servo controladores. Finalmente, são apresentados resultados experimentais obtidos de um protótipo de 15 kVA, totalmente controlado por um DSP TMS320F241, para validar os algoritmos propostos e demostrar o desempenho do sistema como um todo. This paper proposes two novel limiting algorithms for three-phase four-leg voltage source inverters to constrain the command vector inside the dodecahedron defined by the boundaries of the inverter linear operating range. The first algorithm uses an inscribed ellipsoid on the dodecahedron, and the second one is based on the polyhedron boundary planes. A detailed description, with the key points required for a digital implementation of space vector and limiting algorithms, is given. In addition, the output voltages and the inductors currents are dynamically regulated by means of MIMO servo controller in dq0 coordinates. These controllers are designed using optimal discrete linear quadratic regulator technique, which ensures stability for the system at all operating conditions. In order to provide smooth transitions among the different modes of operation, nonlinear MIMO anti-windup algorithms are proposed to dynamically update the controllers servo variables. Finally, experimental results on a 15 kVA PWM inverter fully controlled by a DSP controller, TMS320F241, has been used to validate the feasibility of the proposed algorithm and to demonstrate the performance of the overall system.

Este artigo apresenta uma breve revisão da literatura enfocando recentes desenvolvimentos na área de identificação caixa-cinza. Os diversos métodos são agrupados dependendo de como a informação auxiliar é utilizada no processo de identificação. Discutem-se propriedades da representação NARMAX (nonlinear autoregressive moving average model with exogenous inputs) polinomial aplicando-se identificação caixa-cinza. Mecanismos de utilização de informação auxiliar na seleção de estrutura e na estimação de parâmetros de modelos NARMAX polinomiais são discutidos e ilustrados usando dois exemplos numéricos, um simulado e outro com dados medidos. Em ambos os casos obtêm-se modelos via procedimentos caixa-preta e caixa-cinza. As características dos modelos assim obtidos são comparadas de forma a ilustrar aspectos importantes da identificação caixa-cinza. This paper presents a review of recent developments about gray-box identification. Different procedures are grouped based on how they handle auxiliary information in the identification process. Properties of NARMAX (nonlinear autoregressive moving average model with exogenous inputs) polynomial models applied in gray-box identification are presented. This paper discusses how to use auxiliary information about the process static function in order to aid in the model structure selection and parameter estimation. Such ideas are illustrated by means of two numerical examples, one simulated and one that uses real data. In both examples black-box and gray-box models are obtained and compared in order to highlight the main features of gray-box identification.

Considera-se o problema de rastreamento de trajetórias para robôs manipuladores com parâmetros físicos incertos e sob a ação de distúrbios de amplitude limitada. Descreve-se um algoritmo de controle de modo dual adaptativo/robusto que garante desempenho transitório exponencial com relação a um domínio residual arbitrariamente pequeno e com atenuação arbitrária de distúrbios. Na ausência destes, o controlador mostra-se capaz de rastrear assintoticamente a trajetória desejada. We consider the trajectory tracking problem for robot manipulators with unknown physical parameters and affected by bounded external disturbances. We present a non linear adaptive tracking controller by dual mode which guarantees exponential transient performance with respect to an arbitrary small residual set, resulting in arbitrary disturbance attenuation. If the disturbances vanish the controller achieves asymptotic tracking of the desired trajectory.

Neste artigo propomos uma método unificado para construção de funções de Lyapunov a partir de funções do tipo Lur'e que contém como casos particulares as funções do tipo Persidskii e as funções puramente quadráticas. Estas funções de Lyapunov permitem estabelecer um critério para a estabilidade absoluta de sistemas não lineares com não linearidades pertencentes a setores, sejam eles finitos ou infinitos. O critério de estabilidade é formulado por meio de desigualdades matriciais lineares (LMIs) nas quais os parâmetros que definem os setores estão disponíveis para otimização. Esta propriedade nos permite definir problemas de otimização para determinação dos níveis de robustez para diversas configurações dos setores. In this paper we propose an unified construction of Lyapunov functions based on Lur'e type functions that allows us to go from Persidskii's to pure quadratic functions. Such Lyapunov functions allows the establishment of the absolute stability of nonlinear systems with nonlinearities belonging to given sectors. The sectors can be finite or infinite. An stability criterion is formulated in terms of Linear Matrix Inequalities (LMI). The parameters that define the sectors are present in the given LMI and are made available for optimization, leading to several optimization problems that are able to determine the available robustness levels for several sector configurations.