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Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Informática Bibliografia: f. 80-84 Resumo: As redes veiculares são compostas por veículos e unidades de acostamento distribuídos nas vias de circulação. Elas possuem algumas características peculiares como alta mobilidades dos nós, representados por veículos, enlaces passíveis de constantes interrupções e requisitos rigorosos em relação à latência. Logo, os protocolos para esse domínio de aplicação devem ser capazes de se adaptarem ao meio de forma a propagar as mensagens desejadas. O objetivo deste trabalho é avaliar algoritmos de disseminação a veículos de uma região de interesse. Alguns dos protocolos de disseminação enviam as mensagens, a partir de um veículo, a todos os nós adjacentes, enquanto outros enviam somente a determinados automóveis vizinhos de acordo com alguns critérios de escolha ou até mesmo o contexto. Este trabalho compara, através de simulações, os protocolos AODV, Flooding, Gossiping, Novo AODV e ROVER no contexto de redes veiculares. Eles foram desenvolvidos, utilizando o padrão de comunicação veicular IEEE 802.11p, para disseminar mensagens sobre um acidente a uma região de interesse, de forma que os receptores, além de terem conhecimento sobre o acidente, possam escolher rotas alternativas para evitar a ocorrência de novos acidentes e aumentar a segurança na rodovia. Os resultados mostram que o flooding espalha as informações sobre o acidente rapidamente, mas sobrecarrega a simulação com pacotes desnecessários. O gossiping contém uma das maiores latências e envia o maior número de pacotes de controle. A latência do ROVER é diretamente proporcional ao tamanho da região de interesse. O AODV e o Novo AODV são os protocolos que enviam a menor quantidade de pacotes de dados, possuem o menor volume de dados trafegados e também possuem uma das menores latências. Abstract: Vehicular networks are composed of vehicles and roadside units distributed in the aisles. They have unique characteristics such as high mobility of nodes represented by vehicles, unreliable links and strict requirements regarding latency. Thus, the protocols for this kind of application must be able to adapt to the medium in order to propagate the desired messages. This paper compares, through simulations, protocols AODV, Flooding, Gossiping, New AODV, ROVER in the context of vehicular networks. They were developed using the communication standard IEEE 802.11p to spread message of an event to the region of interest, so that the receiver, in addition to having knowledge of the event can choose alternate routes to avoid new events and increase safety on the highway. Results show that flooding spreads information about the event quickly, but overloads the simulation with unnecessary packages. The gossiping contains the major latency in some cases and it sends the highest number of control packets. The ROVER latency is directly proportional to the size of the region of interest. New AODV and AODV are the protocols that send the least amount of data packets, they have the lowest volume of data traffic and they also have one of the lowest latencies.

Tese (doutorado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Bibliografia: f. 139-148 Resumo: Este trabalho apresenta uma nova metodologia para análise de formaldeído e acetaldeído na exaustão de um motor com ignição por centelha operando com etanol, usando cromatografia a gás (GC), e um novo modelo de simulação numérica para cálculo da concentração destes aldeídos. O modelo numérico foi desenvolvido utilizando o software FORTRAN, com dados de entrada obtidos do software comercial AVL BOOST. Uma análise comparativa foi realizada entre o método proposto (GC), o método padrão para medição de aldeídos em motores por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) e medições realizadas usando espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). As concentrações de acetaldeído, formaldeído e dos seus formadores, etanol não queimado, metano e etano, foram obtidas para as velocidades de 2000 a 5000 rpm, com o motor operando a plena carga. Em geral, os resultados demonstraram que as concentrações de aldeídos e seus formadores aumentaram com a velocidade de rotação e com a temperatura de exaustão. Uma boa concordância foi obtida entre os valores simulados e os valores medidos. Abstract: This work presents a new methodology for analysis of formaldehyde and acetaldehyde in the exhaust of a spark ignition engine operating with ethanol as fuel, using gas chromatography (GC), and a new numerical simulation model to calculate the concentration of those aldehydes. The numerical model was developed using FORTRAN software, with input data obtained from the commercial software AVL BOOST. A comparative analysis was performed between the proposed method (GC), the standard method for aldehyde measurement in engines by high performance liquid chromatography (HPLC) and measurements made using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). As a result of simulation and testing, The concentrations of formaldehyde, acetaldehyde and as their producers unburned ethanol, methane and ethane were obtained for engine speeds from 2000 to 5000 rpm at full load. In general, the results demonstrate that the concentrations of aldehydes and their producers increased with engine speed and exhaust gas temperature. There was a good agreement between simulated and measured values.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Bibliografia: f. 117-120 Resumo: Neste trabalho é proposto o desenvolvimento de um sistema de controle para auxiliar a aproximação de uma tração Helper a um comboio ferroviário em movimento. Esta operação atualmente é feita por operadores e os principais dados referentes aos acoplamentos foram armazenados em um registrador de eventos. Após tratamento e análises dos dados disponíveis, a dinâmica de aproximação da tração Helper foi modelada por meio de uma Rede Neural Granular Evolutiva(eGNN). Este mapeamento serviu como base para a extração de um conjunto de regras fuzzy, bem como para dividir os espaços de entrada e saída, tarefas normalmente atribuídas a um especialista. Com esta abordagem um especialista pode ser consultado a posteriori para validar ou melhorar um modelo já estabelecido. Utilizando a toolbox de sistemas de inferência fuzzy do Matlab foi proposto um controlador fuzzy para controlar a frenagem aplicada à tração Helper, de modo a fazer uma aproximação e engate ao comboio de forma segura. Para avaliar a dinâmica do acoplamento em movimento foi proposto um modelo teórico da tração Helper obtido por meio da avaliação e parametrização dos resultados de testes utilizando o simulador ferroviário TDS 5000. Dados reais do posicionamento da cauda de uma composição ferroviária e o simulador de tração Helper proposto neste trabalho foram utilizados para avaliar o desempenho do controlador fuzzy. Os resultados finais da saída do controlador parecem ser promissores para seremutilizados em um caso real. Abstract: This work proposes the development of a control system to assist the couplingof a traction Helper loco with moving train. This operation is currently performed by human operators and key data about couplings were stored in an event recorder. Based on the processing and analysis of the stored data, the dynamic of Helper traction approximation was modeled using an evolving Granular Neural Network (eGNN). The eGNNwas used to obtain a set of fuzzy rules and to divide the output and input spaces, tasks normally assigned to experts. With this approach experts can be consulted later to validate or improve the model developed. Using the Matlab toolbox for fuzzy inference systems, a fuzzy controller was designed to control the Helper traction breaking. The main goal is to perform both, approach and coupling, safely. To evaluate the moving coupling dynamic a theoretical model for traction Helper was obtained from the evaluation and parameterization of experiments using the rail SimulatorTDS 5000. Real process data about the end of a train and the Simulator proposed to this work were used to evaluate the performance of fuzzy controller. The results were promising and suggest its use in real cases.

Tese (Doutorado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Bibliografia: f. 216-227 Resumo: Este trabalho procede-se a um estudo sobre o setor de transportes nacional, para o consumo de combustíveis e possíveis cenários de longo prazo, em função da adoção dos modelos de simulação de Monte Carlo. Através do levantamento de dados e pela seleção de critérios relacionados ao problema são propostas e otimizadas funções objetivo, que buscam maximizar e minimizar o PIB Nacional e o PIB de Transportes. São aplicadas restrições, envolvendo os setores rodoviário, ferroviário, aquaviário, aeroviário, demanda versus consumo de combustíveis e variáveis econômicas implícitas, todos na condição otimizada. Baseado nos resultados obtidos estuda-se a influência de cada restrição, nas funções objetivo, buscando as melhores estratégias de longo prazo. Através da análise de sensibilidade, cuja visualização é possibilitada pela utilização dos métodos de programação linear e de sistemas computacionais disponíveis, pretende-se definir qual a confirmação para a matriz de transportes e a fonte energética dominante. Logo, as análises dos dados, advinda das respostas dos modelos de simulação, revelam-se essenciais para esclarecer o comportamento de longo prazo para os diferentes valores do modelo matemático proposto. Palavras-chave: transportes, combustíveis, simulação de Monte Carlo Abstract: This thesis proceeds a study of the national transport sector, for the fuel consumption and possible scenarios for the long term, in relation to the adoption of the Monte Carlo Model simulation. Through data collection and the selection criteria related to the problem are proposals and optimized objective functions, aiming to maximize and minimize the National GDP and the GDP of Transportation. Certain restrictions apply, involving road, rail, sea, air, demand versus fuel consumption and implicit economical variables, all in an optimal condition. Based on the obtained results, the influence of each constraint in the objective functions are analyzed, seeking the best strategies in the long-term. Through sensitivity analysis, whose visualization is made possible by the use of linear programming methods and computer systems available look for confirmations for transport and dominant energy source. Therefore, data analyses, obtaining results from the simulation models, are revealed essentially to clarify the long-term behavior for different values of the mathematical model proposal. Keywords: transports, fuels, Monte Carlo simulation

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Informática Bibliografia: f. 72-73 Resumo: O uso de simulação multiagente tem se mostrado uma ferramenta útil na modelagem e compreensão de fenômenos sociais e econômicos. A construção de arcabouços em software que auxiliem o estudo destes fenômenos, principalmente a emergência de redes econômicas, é uma área de pesquisa interdisciplinar envolvendo Ciência da Computação e Economia. Esta dissertação apresenta um simulador multiagente de uma economia descrita por sua matriz de insumo-produto. Esta matriz, proposta pelo economista Wassily Leontief, mostra quais setores (produtivos e de demanda final) participam da economia, bem como em que medida cada um se relaciona com os outros trocando insumos e capital. Experimentos foram feitos aplicando-se diferentes estratégias de seleção de fornecedores para os setores produtivos da economia. Cada estratégia é caracterizada pelas condições nas quais o fornecedor concede ou não descontos a outros parceiros comerciais, bem como a forma como ele seleciona o melhor fornecedor de insumos dos outros setores econômicos produtivos. Os resultados dos experimentos mostraram que fornecedores que adotam estratégias de cooperação concedendo descontos se saem melhor na economia em termos de capital acumulado e número de pedidos recebidos. Além disso, uma cadeia de suprimentos preliminar emerge entre os fornecedores de diferentes setores econômicos que adotam uma cooperação mútua entre si. Abstract: The use of multiagent simulation techniques has been revealed to be an useful tool for the modeling and understanding of social and economic phenomena. The development of software frameworks to assist in the study of such phenomena, especially the growing of economic networks, is an interdisciplinary research area involving Computer Science and Economics. This thesis presents an agent-based simulator for an economy described by its input-output matrix. This matrix was proposed by the economist Wassily Leontief and it shows which productive and final demand sectors take part in an economy, as well as how each sector relates to each other in terms of input and capital exchanges. Experiments have been done using different supplier selection strategies for all the productive sectors of the economy. Each strategy is described by the conditions in which the supplier gives or does not give discounts to its partner. The history of cooperation is used as a means to select the best supplier from each productive sector. The results for the experiments showed that adopting a strategy of giving discounts is good for the suppliers in terms of capital earned and number of orders received. Furthermore, a preliminary supply chain emerges involving the suppliers of different economic sectors when they adopt a mutual cooperation strategy between themselves.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Bibliografia: p.106-108 Resumo: Este trabalho trata do desenvolvimento de uma ferramenta computacional didática voltada para a simulação do processo de conformação mecânica em matriz aberta de materiais rígido-plásticos, atendendo ao caso axissimétrico e estado plano de deformação. Todo o programa é escrito na linguagem C++ e utiliza o método dos elementos finitos para a implementação do módulo de cálculo. Um aspecto importante é a informação e domínio dos métodos de cálculo empregados que deixam de ser "caixas pretas" e podem ser alterados através do código fonte. Além do módulo de cálculo, também, é parte do trabalho o desenvolvimento dos módulos de pré-processamento e pós-processamento com uma interface amigável para recursos de desenho computacional, geração de malha e visualização dos resultados por meio de gráficos e campos de gradientes de cores (inclusive com visualização e recursos tridimensionais). A validação da ferramenta desenvolvida é feita por comparação dos resultados de ensaios físicos em corpos cilíndricos com os resultados das respectivas simulações numéricas. Palavras-chave: elementos finitos. conformação. plasticidade. simulação númerico. material rígido-plástico. material visco-plástico. software. Abstract: This work is concerned with the development of a didactic computational tool for simulation of the open die mechanical forming process of rigid-plastic materials, in accordance with the axis-symmetric and plane deformation state cases. The software is developed in C++ and utilizes the finite element method for implementation of its calculation module. An important aspect is the understanding of the calculation methods employed, which cease to be "black boxes" and can be altered via the program's source code. It is also part of this work, apart from developing the calculation module, the design of pre-processing and post-processing modules with a user-friendly interface for creating the computational model, generating the simulation mesh and visualizing the results by means of plots and colour gradient fields (including three dimensional visualization resources). The validation of the tool developed is performed by comparison of the simulation results with the results of mechanical tests carried out on cylindrical specimens. Keywords: finite elements. forming. plasticity. numerical simulation. rigid-plastic material. visco-plastic material. software.

Acompanhado de um CD-ROM "roteiro de atividades e simulações" Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática Bibliografia: f. 97-100 Resumo: No presente trabalho relatamos a elaboração de um Roteiro de Atividades dirigido a professores do Ensino Médio, no qual integramos a utilização de novas tecnologias, apoiadas na informática, em particular, a manipulação de simulações computacionais para o ensino de temas selecionados de Eletromagnetismo. A escolha do tópico foi feita com base no fato dos estudantes apresentarem muitas dificuldades na aprendizagem dos conceitos relacionados a esta área da Física e considerando-se a importância do assunto, principalmente devido a sua ligação com fenômenos naturais e presença em equipamentos tecnológicos. A utilização de simulações no ensino é uma prática cada vez mais comum, abordada como pesquisa de vários autores. As simulações permitem ao estudante centrar-se na essência do problema, tornando mais eficiente a assimilação dos conteúdos propostos em cada atividade. Além disso, a utilização de simuladores permite o estudo de situações que, na prática, seriam difíceis ou até mesmo inviáveis de serem realizadas, permitindo, desta forma, uma melhor compreensão dos fenômenos e um maior aprofundamento em seu estudo. As atividades foram desenvolvidades baseadas nos momentos pedagógicos de Delizoicov: Problematização inicial, Organização do conhecimento e Aplicação do conhecimento. Nas atividades iniciais problematiza-se situações ou fenômenos familiares aos estudantes. Na organização do conhecimento, parte-se de uma discussão do fenômeno para chegar aos conceitos específicos. Na aplicação do conhecimento os conceitos são sistematizados e extendidos para situações que não foram abordadas nos momentos prévios. O Roteiro de Atividades é constituído de treze atividades sobre Circuitos Simples e de oito atividades sobre Ímãs, corrente elétrica e indução eletromagnética. A maioria das atividades baseia-se nas simulações Kit para construção de circuitos (KCC) e Laboratório de Eletromagnetismo. Ambas desenvolvidas pelo projeto Tecnologia no Ensino de Física (PhET), da Universidade do Colorado e estão disponíveis gratuitamente on-line. Abstract: In this work we report on an investigation carried out during the elaboration of a guide composed of activities for High School teachers, integrating the use of new technologies, especially the manipulation of computer simulations for teaching selected topics of electromagnetism. Our choice of topics is based on the reported difficulty students experience when learning concepts related to these physics contents, and also due to the relevance of this subject, mainly for its connection to natural phenomena and technology. The use of simulations in teaching is becoming a common practice, besides being the research theme of a growing number of authors. Simulations allow students to concentrate on the essence of the problem, contributing to a more efficient assimilation of the topic viewed in each computer experiment. The use of simulators also allows students to investigate situations which are difficult or impossible to realize in a laboratory, thus providing a better and deeper comprehension of the phenomena involved. The proposed activities are based on Delizoicovs pedagogical phases: initial problematization, knowledge organization and concept application. First, teachers instigate students to explain the physics of familiar situations or phenomena. In the knowledge organization phase, we build and systematize concepts by discussing a given phenomenon. In the knowledge application phase, the concepts discussed in the second phase are extended to situations not approached previously. The guide consists of thirteen activities about electric circuits and eight activities about magnetic fields and electromagnetic induction. Most of the activities use the Circuit Construction Kit and Faradays Electromagnetic Lab, both developed by the Physics Education Technology project, from the University of Colorado and are available online without charge.