FCT1-Teses
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- Applications of neural networks to control systemsPublication . Ruano, AntonioThis work investigates the applicability of artificial neural networks to control systems. The following properties of neural networks are identified as of major interest to this field: their ability to implement nonlinear mappings, their massively parallel structure and their capacity to adapt. Exploiting the first feature, a new method is proposed for PID autotuning. Based on integral measures of the open or closed loop step response, multilayer perceptrons (MLPs) are used to supply PID parameter values to a standard PID controller. Before being used on-line, the MLPs are trained offline, to provide PID parameter values based on integral performance criteria. Off-line simulations, where a plant with time-varying parameters and time varying transfer function is considered, show that well damped responses are obtained. The neural PID autotuner is subsequently implemented in real-time. Extensive experimentation confirms the good results obtained in the off-line simulations. To reduce the training time incurred when using the error back-propagation algorithm, three possibilities are investigated. A comparative study of higherorder methods of optimization identifies the Levenberg-Marquardt (LM)algorithm as the best method. When used for function approximation purposes, the neurons in the output layer of the MLPs have a linear activation function. Exploiting this linearity, the standard training criterion can be replaced by a new, yet equivalent, criterion. Using the LM algorithm to minimize this new criterion, together with an alternative form of Jacobian matrix, a new learning algorithm is obtained. This algorithm is subsequently parallelized. Its main blocks of computation are identified, separately parallelized, and finally connected together. The training time of MLPs is reduced by a factor greater than 70 executing the new learning algorithm on 7 Inmos transputers.
- Compostagem e caracterização de resíduos vegetais para utilização como substratos hortícolasPublication . Reis, Mário; Monteiro, António Almeida; Carrasco de Brito, JoãoO objectivo deste trabalho foi estudar a utilização de 5 compostos de resíduos de origem vegetal, como componentes de substratos hortícolas. Estudaram-se os processos de compostagem de bagaço de azeitona, bagaço de uva, polpa de alfarroba, casca de eucalipto e casca de pinheiro, caracterizaram-se os compostos obtidos e testou-se a sua aptidão agronómica, como substratos para viveiro de tomate (Lycopersicum esculentum Mill.) em placas alveoladas e cultura de pelargónio (Pelargonium x hortorum) em vaso. Após uma preparação prévia, que em alguns dos resíduos vegetais constou de moenda, suplemento de azoto e aumento do teor de humidade, efectuou-se a sua compostagem em caixas com 1200 L de capacidade, isoladas termicamente, com arejamento por volteio manual. Depois foram analisadas as suas características físicas e químicas e testados na sua aptidão como constituintes únicos de substratos e em misturas com turfa de sphagnum. A maioria dos processos de compostagem apresentou uma evolução habitual da temperatura, com a máxima aproximando-se ou ultrapassando 60 oC. Como excepções, verificou-se um período de compostagem muito longo em bagaço de azeitona; o atraso da fase termofílica em polpa de alfarroba e, na 1ª compostagem de casca de pinheiro, a temperatura não alcançou a zona termofílica. A maioria dos resíduos manifestaram uma acentuada resistência à degradação durante a compostagem, à excepção da polpa de alfarroba e da casca de eucalipto. Contudo, a nível físico-químico e químico registaram-se evoluções acentuadas, sobretudo nas variáveis relacionadas com alterações da superfície das partículas, como por exemplo, a capacidade de troca catiónica. Outras variáveis apresentaram uma evolução interessante para o acompanhamento do processo e o conhecimento do grau de estabilidade do composto final. Foi apreciável o efeito proporcionado pela adição de lamas de estação de tratamento de águas residuais urbanas, como suplemento azotado, a nível das propriedades físicas dos compostos, do aumento da velocidade do processo de compostagem e do enriquecimento dos compostos em macro e micronutrientes. A compostagem não conduziu à melhoria significativa das propriedades físicas dos materiais, excepto em casca de eucalipto. Os compostos caracterizaram-se fundamentalmente por uma reduzida capacidade de retenção de água e uma elevada capacidade de arejamento. Os compostos obtidos com incorporação de lamas apresentaram os valores mais baixos de capacidade de arejamento, mesmo assim dentro dos limites satisfatórios e, os valores mais altos de capacidade de retenção de água. Na cultura em placas alveoladas, o comportamento de muitas das misturas com compostos não se diferenciou do da testemunha, observando-se uma flutuação sazonal do comportamento das misturas nos dois viveiros de cada ano, associada às condições ambientais mais exigentes do ponto de vista da disponibilidade de água. Observou-se um maior número de correlações significativas entre as características dos substratos e as variáveis relativas ao crescimento das plantas nos viveiros efectuados mais tarde, sob condições de maior evapotranspiração. As plantas obtidas no segundo viveiro de tomate foram instaladas em cultura. As características das plantas do viveiro, apresentaram elevada correlação com as respectivas produções obtidas no campo, evidenciando a importância da qualidade das plantas de viveiro, na produção. Nos ensaios de pelargónio em vaso, também se observaram comportamentos idênticos ao da testemunha em muitas das misturas com compostos. Observou-se no 2º ensaio, um maior número de tratamentos com resultados idênticos aos da testemunha, resultante das condições de menor exigência hídrica, as quais fizeram sobressair menos as diferenças de propriedades físicas das misturas. Contudo, a diferença de crescimento obtido em algumas misturas, atribuiu-se também à interferência da continuidade capilar entre o vaso de papel com a estaca enraizada e a mistura em estudo. O trabalho presente mostrou que é possível obter compostos a partir de resíduos orgânicos, com boas características e a preço competitivo para utilização como substratos hortícolas. O processo de compostagem sendo um elemento chave, é fácil de controlar se houver uma regulação eficaz do arejamento e do teor de humidade durante o processo. Apesar de alguns resíduos, como a polpa de alfarroba, serem caros, se tomarmos em consideração o custo da sua eliminação, poderão conduzir a substratos comercialmente viáveis. Em condições ambientais que favoreçam uma maior evapotranspiração ou, em culturas com maior exigência hídrica, pode ser aconselhável a mistura dos compostos estudados com turfa de sphagnum pouco decomposta para melhorar a capacidade de retenção de água.
- Estimativa do campo de permeabilidades potenciais e dos tensores de macrodispersividade em aquíferos heterogéneos a partir de informação geofísicaPublication . Nunes, L.Neste trabalho é proposta uma metodologia para obtenção dos campos de permeabilidades potenciais e dos tensores de macrodispersividade de formações heterogéneas a partir de informação geofísica. A metodologia baseia-se nas relações conhecidas entre a resistividade eléctrica e a permeabilidade. É atribuído, heuristicamente, significado em termos de permeabilidade aos valores de condutividade eléctrica, e impostos cortes sobre a função de distribuição desta. Os locais amostrados são classificados como pertencendo, ou não, a cada uma das classes cumulativas (obtenção de variáveis indicatrizes). As variáveis são simuladas por técnicas de simulação condicional, ou outras. Os campos de permeabilidade potencial são obtidos por intersecção dos campos das indicatrizes. As distâncias de autocorrelação obtidas para o campo de permeabilidades servem como dados de entrada em modelos de determinação da macrodispersividade. A metodologia foi aplicada ao aquífero cársico do Escarpão, no Algarve central. As imagens obtidas reproduziram as estruturas geológicas identificadas nos trabalhos de campo. As dispersividades longitudinais variaram entre 82,7 e 165,7 m, e as transversais entre -23,5 m (A12) e 0,96 m (A33). Os resultados da aplicação desta metodologia podem ser usados para selecção de locais para sondagens, e/ ou serem incorporados em modelos de transporte.
- Resolução de problemas de optimização combinatória em máquinas paralelasPublication . Schütz, Gabriela; Ruano, António; Pires, Fernanda MaríliaEm muitas e variadas áreas, tais como, transportes, logística, telecomunicações, informática, gestão e planeamento, etc., depara-se com problemas em que se tem como objectivo encontrar a melhor solução entre um número finito ou infinito numerável de alternativas discretas. São os chamados Problemas de Optimização Combinatória. A enorme quantidade de aplicações concretas com que se defrontam a generalidade das empresas e instituições levou, nas últimas décadas, a uma intensa actividade no sentido de desenvolver teorias e técnicas eficientes para a resolução destes problemas de Matemática Discreta.
- Afecto e identidade nacional: a contribuição teórica das representações sociais para o estudo de uma imagem persistente em PortugalPublication . Rosado, Maria de Fátima Vieira; Gil, José; Jesuíno, Jorge Correia
- Interacção de oligómeros de vanadato com miosina de músculo esqueléticoPublication . Tiago, Teresa; Aureliano, M.Grande parte da importância biológica que se atribui ao vanádio, está associada à sua forma pentavalente (vanadato), que por virtude de ser um análogo estrutural do ortofosfato, tem efeitos inibitórios, estimulatórios e regulatórios em processos bioquímicos que, em muitos casos se devem à formação de complexos enzima-vanadato via substrato. Um exemplo disso, é o da inibição da actividade ATPásica da miosina pelo vanadato, a qual se deve à formação de um complexo ternário estável M-ADP-Vi no sítio activo da proteína. Contudo, nas soluções de vanádio (+5), Vi pode coexistir em equilíbrio com diferentes espécies oligoméricas (i =1 - 10), tais como a monomérica (V1), dimérica (V2), tetramérica (V4) e decamérica (V10). Por este motivo, a contribuição de diferentes espécies oligoméricas de vanadato na inibição da actividade ATPásica da miosina foi estudada, combinando-se estudos de cinética enzimática com espectroscopia de 51V-RMN. Os estudos cinéticos indicaram que a solução de “decavanadato” contendo essencialmente duas espécies de vanadato, V1 e V10, tem um poder inibitório muito superior à solução de “metavanadato” contendo uma mistura de pelo menos quatro espécies de vanadato diferentes (V1, V2, V4 e V5) e ainda que, a inibição da actividade ATPásica da miosina pelas espécies oligoméricas V4 e V10 é diminuída na presença de ATP. Para além disso, os estudos espectroscópicos por 51V-RMN indicaram que V4 exibe uma resposta, em adição ao ATP, oposta e mais profunda relativamente a V1, sugerindo que contrariamente à interacção de V1 com a miosina, a interacção de V4 é desfavorecida na presença de ATP. Conclui-se que para além de V1, também as espécies oligoméricas V4 e V10 interagem com a miosina, contribuindo para a inibição da enzima. Como tal, as diferentes espécies oligoméricas de vanadato são passíveis de serem utilizadas como sondas no estudo da hidrólise do ATP pela proteína envolvida no processo de contracção muscular.
- Protocolos de acesso ao meio em redes locais não cabladasPublication . Paço, Cidália Maria Leal; Medeiros, Maria do Carmo deA comunicação é uma das maiores necessidades da sociedade humana desde os primórdios da sua existência. Os avanços das comunicações nos últimos anos, tornaram possível o aparecimento de várias tecnologias que, desde então, tentam responder ás necessidades dos utilizadores com a melhor qualidade possível. Actualmente, as empresas e particulares estão a apostar numa das mais recentes e revolucionárias tendências da tecnologia; a comunicação sem fios (wireless).
- Estudo da dieta em coleções paleoantropológicasPublication . Afonso, Ricardo Manuel Rafael; Bicho, Nuno Gonçalo Viana Pereira Ferreira; Aureliano, M.Existem dois grupos dietéticos dos humanos com 20000 e 4000 anos, um com consumo mais elevado em proteína e o outro com uma importante dieta em fibra. A contribuição do consumo de peixe e outros animais marinhos, para os valores proteicos obtidos nos dois grupos, não foi exactamente conseguida, apesar de parecer indicar que o grupo com 4000 anos apresentava uma dieta mais rica neste tipo de alimentos, não querendo dizer com isto que o grupo com 20000 anos não utilizasse também este tipo de alimentos na sua dieta. É bom referir que com este estudo apenas consigo fazer uma comparação da dieta entre estes dois grupos humanos, não se consegue exactamente quantificar os alimentos ingeridos. Dos elementos estudados, os que apresentaram ser mais úteis foram o bário, zinco, cobre e o cálcio. Os outros elementos, de acordo com outros estudos, devido ao grau de diagénese não foram parecem muito importantes no estudo da dieta por este método. O número de amostras que foi possível usar neste estudo, foi relativamente baixo, tornando mais difícil a interpretação dos resultados. Outro aspecto que não foi favorável, foi o de não possuir nenhuma amostra de carnívoros. O conjunto de técnicas utilizadas ao longo deste estudo, revelaram-se úteis e adquadas, destacando-se a espectroscopia de absorção atómica pela sua sensibilidade e elevado número de elementos que pode quantificar eficazmente. Para um estudo mais aprofundado da dieta do homem do sítio Paleolítico Lapa do Picareiro, seria importante proceder ao estudo do elemento estrôncio, na medida em que talvez com os valores de bário/estrôncio, o estudo da dieta de animais marinhos ficaria mais esclarecida. Métodos complementares seriam importantes no estudo da dieta, como a analise da estriação dentária e uma análise de isótopos entre outros.
- Algoritmos evolutivos multiobjectivo para afectação de recursos e sua aplicação à geração de horários em universidadesPublication . Paquete, Luís; Fonseca, Carlos Manuel Mira daEsta dissertação tem por objectivo aplicar algoritmos evolutivos multiobjectivo a problemas de afectação de recursos, particulamente a problemas de geração de horários de exames e problemas de geração de horários de aulas em Universidades. Estes problemas são normalmente caracterizados pela existência de múltiplos objectivos conflituosos. Neste sentido, uma formalização multiobjectivo para estes problemas é apresentada, com base no conceito de metas e prioridades. Vários aspectos dos algoritmos evolutivos são propostos e analisados para esta classe de problemas, nomeadamente, métodos de selecção e tipo e parâmetros de operadores de mutação. A escolha da representação e dos operadores utilizados é feita tendo em conta a necessidade de não privilegiar demasiadamente certos objectivos em relação a outros ao nível dos mecanismos de exploração. São apresentados estudos comparativos entre os algoritmos propostos por meio de métodos de inferência estatística em problemas reais na Universidade do Algarve. O conceito de função de aproveitamento é utilizado para avaliação de algoritmos evolutivos multiobjectivo. Finalmente, a análise da evolução do custo das soluções encontradas ao longo do tempo de execução através de funções de aproveitamento é apresentada.
- Algoritmos construtivos para treino de redes neuronais b-splinePublication . Cabrita, Cristiano Lourenço; Ruano, A. E.Esta tese de dissertação do mestrado em Engenharia de Sistemas e Computação trata da descrição do funcionamento de dois algoritmos construtivos para definição automatica da estrutura e parâmetros de uma arquitectura de rede neuronal B-spline. o algoritmo ASMOD e Programação Genética para redes B-spline. Em primeiro lugar, descreve-se o Hincionamento e explora-se o desempenho obtido pelo algoritmo ASMOD, em função da utilização de diversos critérios de optimização não linear Apresentam-se igualmente, algumas alterações protagonizadas sobre o algoritmo original com o objectivo de aumentar a velocidade de execução. Seguidamente, expioram-se os princípios relacionados com as técnicas de Programação Genelica que embora tenham tido aplicação em diversas áreas cientificas, não tém sido frequentemente implementados em redes B-spline. Faz-se também uma abordagem multi-objectivo com o propósito de comparar o respectivo desempenho com o do algoritmo ASMOD. Adicionalmente, é apresentado um novo critério de optimização baseado no conhecimento prévio da complexidade de uma rede neuronal A separação dos parâmetros lineares dos não lineares permitem reformular o critério standard de optimização e obter um novo critério, que utilizado em conjunto com o algoritmo de Levenherg-Marqnardt exibe maior taxa de convergência. E também mostrado que o algoritmo Error-Back propagation, frequentemente usado com este propósito, obtém um desempenho pobre Todas as experiências realizadas utilizaram dados sobre exemplos académicos, a curva de titração de Ph numa concentração química e o problema de transformação inversa de coordenadas cartesianas para o ângulo de uma junta de um robô e dados recolhidos para auto-sintonia de um controlador P1D Todos os problemas são de natureza não linear.