Resumo

Problemas eletromagnéticos em alta freqüência são problemas computacionais atraentes e desafiadores a serem resolvidos. Embora tenham sido realizado esforços significativos e melhorias ao longo das duas últimas décadas, problemas ainda permanecem sem solução. Várias abordagens numéricas foram desenvolvidas até agora, como o Método de Elementos Finitos Generalizados (GFEM), que é baseado no método de partição de unidade (PUM). GFEM é adequado para resolver a equação de Helmholtz bidimensional, onde o FEM clássico pode exigir um refinamento de malha proibitivo. No entanto, quando o número de incógnitas aumenta, algumas dificuldades surgem, como o número de condição ruim. Geralmente, as configurações de ondas planas no GFEM são escolhidas para serem uniformemente distribuídas. No entanto, nem todas as direções de onda contribuem eficientemente para a solução. Portanto, o desenvolvimento de uma metodologia de pré-processamento para identificar um número apropriado de graus de liberdade para cada problema poderia ser útil. As informações sobre a configuração adequada das ondas planas para um problema podem ser obtidas usando uma solução FEM imprecisa, gerada em uma malha de baixa resolução (a malha GFEM). Uma possibilidade é aplicar a Transformada Discreta de Fourier (DFT) para extrair um intervalo aceitável para o número de direções de onda q e suas direções efetivas. Esta metodologia é apresentada nesta pesquisa e, embora defina uma faixa aceitável de q para uma solução precisa e convergente, ela não define o número ótimo de direções de onda dentro desta faixa. Alternativamente, esse trabalho também propõe usar a transformada curvelets para obter informações locais sobre as direções de onda no domínio e, portanto, identificar quantas direções de onda são necessárias para representar com precisão a solução. O número identificado seria usado como o número ótimo de direções de onda para todos os nós na solução GFEM. Os resultados indicam que a estratégia adotada pode garantir respostas precisas e convergentes do GFEM em problemas complexos. Outro ponto positivo é a redução do custo computacional como consequência da redução número total de graus de liberdade.

Abstract

Electromagnetic problems at high-frequency are attractive and challenging computational problems to solve. Significant efforts and improvements have been achieved over the last two decades but severe problems remain unsolved. Various numerical approaches have been developed until now such as the Generalized Finite Element Method (GFEM) that is based on the Partition of Unity Method (PUM). GFEM has been proved suitable to solve the two-dimensional Helmholtz equation, where the classical FEM may require a prohibitive mesh refinement. However, when the number of unknowns increases, some difficulties arise, such as bad condition number. Generally, the plane waves configurations in GFEM are chosen to be uniformly distributed. However not all of the wave directions contribute effectively in the solution. Therefore, developing a pre-processing methodology to identify an appropriate number of degrees of freedom for each problem could be useful. The information about the suitable configuration of plane waves for a problem can be obtained using an inaccurate FEM solution generated on a poor resolution mesh (the GFEM mesh). One possibility is to apply the Discrete Fourier Transform (DFT) to extract an acceptable range for the number of wave directions q and effective directions. The simulation results using this methodology is presented in this research and shows that it is capable to choose carefully the wave direction and eliminate some wave directions which has less influence in the solution. Although the mentioned method defines the acceptable range of q for the accurate and converged GFEM solution, it lacks definition of the optimum number of wave directions inside this range. Alternatively, following of the research proposes to use the curvelets transform to achieve local information about wave directions in the domain and therefore identify how many wave directions are necessary to represent the solution accurately. The identified number would be used as the optimum number of wave directions for all nodes in GFEM solution. The results indicate that the adopted strategy can guarantee accurate and converging responses for GFEM in complex problems, along with remarkable reductions of the computational cost as a consequence of reduction in the total number of degrees of freedom.

Resumo

A tarefa de modelagem de sistemas, na área da engenharia, algumas vezes apresenta falhas por serem sistemas grandes e com diversas funcionalidades. Devido ao grande número de estados possíveis torna-se complexa a elaboração de um modelo único que represente o comportamento do sistema como um todo. Por isso, técnicas com um caráter modular se tornam uma alternativa atraente para a modelagem de sistemas. No contexto de Sistemas a Eventos Discretos (SED), é possível modelar sistemas utilizando autômatos, rede de Petri, álgebra max-plus, entre outros; e trabalhar com sistemas de filas, cliente - servidor, manufatura, tráfego, e diversos outros. Este trabalho propõe uma metodologia que aborda a modelagem, a implementação e a análise dos resultados, para modelar e analisar sistemas por meio de autômatos modulares estocásticos. Além disso, são utilizadas propriedades da cadeia de Markov e da teoria de filas que tornam possível a análise de sistemas com grande complexidade computacional. Dessa forma, a mesma metodologia de modelagem é utilizada para análise por método analítico e por simulação. Um dos principais resultados deste trabalho é a demonstração da eficiência dos autômatos modulares estocásticos, devido à facilidade e à redução dos erros na etapa da modelagem. A metodologia foi aplicada a um sistema de veículos guiados automatizados e também a um sistema cliente-servidor com impaciência.

Abstract

The modeling of systems, in the engineering area, sometimes presents failures because they are large systems with many functionality. Due to the large number of possible states, the development of a single model that represents the behavior of the system as a whole becomes complex. Therefore, techniques with a modular character become an attractive alternative for modeling systems. In the context of Discrete Event Systems Theory (DES), it is possible to model systems using automata, Petri Nets, max-plus algebra, among others; and to work with a queueing system, client - server, manufacturing, traffic, and many others. This work proposes a methodology that approaches the modeling, implementation and analysis of the results in order to model and analyze systems by means of stochastic modular automata. In addition, properties of the Markov chain and queueing theory are used, which make possible the analysis of systems with large computational complexity. Thus, the same modeling methodology is used for analysis through analytical and simulation methods. One of the main results of this work is the demonstration of the efficiency of stochastic modular automata due to the ease and reduction of errors in the modeling step. The methodology was applied to a system of automated guided vehicles as well to a client-server system with impatience.

Resumo

A utilização de sistemas de geração de energia elétrica que têm como fonte direta a radiação solar está em rápido crescimento no Brasil e no mundo, sobretudo por meio de sistemas fotovoltaicos, principalmente devido à constante redução de seus custos tecnológicos relacionados. Como esta tecnologia não possui sistema de armazenamento intrínseco, como é opção em hidrelétricas, e sistemas de armazenamento externos ainda têm alto custo, é importante compreender o comportamento da variabilidade relacionada à disponibilidade de sua fonte de energia. Assim, esta dissertação explora aspectos espaçotemporais do comportamento do recurso solar ao longo do território Brasileiro, a partir de bancos de dados de satélite, obtidos do sistema POWER (Prediction Of Worldwide Energy Resources), da NASA, e de dados de estações meteorológicas obtidos do projeto internacional SWERA (Solar and Wind Energy Resource Assessment), ambos obtidos gratuitamente nos sites dos respectivos projetos. A análise, focada em variabilidades de longo prazo, é feita a partir de uma metodologia proposta pelo autor, baseada na decomposição das séries históricas de irradiância em componentes de tendência, de oscilações interanuais, de sazonalidade e de oscilações mensais. Cada componente é avaliada separadamente por meio de técnicas de estatística multivariada, como a análise de componentes principais e a análise de clusters. Ainda, é proposto um novo modelo de índice para avaliação da dinâmica do recurso solar em pares de locais, cujo resultado possui maior valor prático do que o do coeficiente de correlação, usado em vários estudos. É verificado que a metodologia proposta é útil para a compreensão do comportamento do recurso solar, especialmente considerando seu uso levando em conta o planejamento energético. Todavia, a análise de algumas componentes, em especial a de oscilações interanuais, mostra a necessidade de um maior contingente de dados para um estudo mais consistente. Entre os resultados encontrados está a sugestão de que o desenvolvimento da utilização da energia solar no estado do Mato Grosso do Sul pode ser interessante, visando diminuir a incerteza mensal da geração solar, principalmente quando esta fonte for mais predominante na matriz energética nacional. Ademais, os bancos de dados utilizados são comparados, e são verificadas consideráveis divergências entre estes, o que põe sob questionamento a qualidade dos dados de satélite utilizados.

Abstract

The use of electrical energy generation systems based on the direct use of solar radiation is showing a rapid growth both on Brazil and worldwide, mainly trough photovoltaic systems, due to the continuous reduction of the prices associated with the components fabrication. As this technology does not present storage systems intrinsically associated, and external storage technologies still present high costs, it is important to understand the behaviour of its source's variability. This dissertation explores spatiotemporal aspects of solar resource behaviour throughout the Brazilian territory, using satellite based data, from the NASA's project POWER (Prediction Of Worldwide Energy Resource), and meteorological stations data, from the international project SWERA (Solar and Wind Energy Resource Assessment), both freely obtained from their's respective websites. The analyses, focused on long-term variability, is performed using a methodology proposed by the author, based on the decomposition of historical irradiance time series into trend, interannual, seasonal, and monthly remainder components. Each component is separately evaluated, using multivariate statistic techniques, such as principal component analysis and cluster analysis. Moreover, a new model of index for pairwise evaluation of the solar resource dynamics is proposed, which presents greater practical meaning than the correlation index, commonly used. It is shown that the proposed methodology is useful for the comprehension of the solar resource dynamics, specially considering its use regarding energy planning. However, the analysis of some components, mainly the interannual one, shows that a larger contingency of data might be needed for obtaining more consistent results. Among the results found, there is the suggestion that the development of the solar energy on the state of Mato Grosso do Sul can be interesting, aiming at lessening global solar energy monthly variability, specially when this source of energy presents a larger participation on the national energy mix. Furthermore, the two datasets used on the study are compared, and considerable dissimilarities are verified between them. That puts some questions regarding the quality of the satellite based data and its use for understanding of local variability.

Resumo

A crescente competitividade de mercado entre as indústrias, associada ao aumento do consumo da energia elétrica, tem impulsionado o desenvolvimento tecnológico, com o objetivo de otimizar os processos, reduzindo as perdas e os custos de fabricação do produto final. Entretanto, devido à falta de estudos e análises especificas para aplicação das novas tecnologias por parte das industrias, diversos problemas relacionados a qualidade da energia tem gerado prejuízos e paralisações no processo produtivo. Desta forma, as concessionárias de energia e os consumidores têm se preocupado cada vez mais com a Qualidade da Energia Elétrica (QEE). Através de pesquisas realizadas nos EUA, foram identificados três distúrbios de QEE que mais têm afetado os consumidores: afundamentos de tensão, transitórios e harmônicos. Diante deste contexto, o presente trabalho tem como principal objetivo fornecer subsídios para análises e pesquisas referentes aos principais problemas de QEE observados em plantas industriais, através da apresentação das características, causas, impactos e até mesmo algumas medidas mitigatórias atualmente utilizadas. Para consolidar de forma prática as referências teóricas descritas neste trabalho, são apresentados cinco estudos de casos reais, envolvendo afundamentos de tensão de curta duração, gerados durante a partida dos motores, variações de tensão de longa duração, mais especificamente as subtensões e sobretensões sustentadas, transitórios oscilatórios de baixa frequência, gerados pelas manobras de chaveamento de banco de capacitores, harmônicos e geração distribuída. Foram apresentadas e discutidas as medições de grandezas elétricas e as simulações realizadas, sendo que em alguns casos, foi possível a comprovação da eficácia das ações realizadas que reduziram ou até mesmo eliminaram os problemas de QEE nos sistemas industriais analisados.

Abstract

The rising of the competitiveness on the market between the industries, associated with the electrical energy consumption has driven the development of the technology, aiming to optmize the industrial process and reducing the losses and the costs of the final product. However, because of the lack of studies and specific analysis to apply the new technology, the industries have been suffering losses and outages in their process. Because of that, the consumers and the power distribution companies have been more worried about the Quality of the Electrical Energy (QEE). Researches applied to industries located in the US, have shown that there are three kinds of disturbances in the electrical system that are heavily impacting the consumers: Voltage dips, transientes, and harmonics. The objective of this work is to supply data for analysis and researches for the main QEE problems, observed in the electrical system of industrial plants. The characteristics, causes, impacts and solutions of those problems will be presented along this work. Five real case studies involving problems regarding voltage dips, overvoltages, low frequency transients, harmonics and distributed generation will be presented. In order to prove the efectiveness of the proposed solutions, each case study presented real measurements and software simulations, showing the mitigation of the QEE problems and in some cases even its elimination.

Resumo

A utilização de técnicas de inteligência computacional em problemas de controle de processos tem sido cada vez mais frequente. O presente trabalho faz um estudo do Online Neurofuzzy Controller (ONFC), um controlador nebuloso adaptativo com baixo custo computacional e poucos parâmetros de ajuste. Uma revisão dos controladores já desenvolvidos é realizada, com simulações computacionais das versões encontradas na literatura. É realizada uma análise dos parâmetros do controlador: a taxa de aprendizagem e a faixa de excursão do erro. A Taxa de Aprendizagem Dinâmica é discutida e aplicada, sendo proposto um novo cálculo para a taxa de aprendizagem baseada em um modelo de referência. É apresentada uma metodologia de ajuste dinâmico da faixa de excursão do erro, denominada Adaptação de Contexto, e é criado o controlador ONFCDwDe, uma nova abordagem para a ação derivativa no ONFC. Os controladores estudados são aplicados em uma planta com equipamentos industriais para controle de vazão de água, no qual são realizados experimentos de servomecanismo e rejeição de distúrbios. Os resultados são comparados entre as versões do controlador e também com o controlador PI usado na planta. Nos resultados, é evidenciada a contribuição da Taxa de Aprendizagem Dinâmica e da Adaptação de Contexto para melhoria no desempenho do controlador.

Abstract

The usage of computational intelligence in process controllers has significantly increased. This work studies OnLine Neurofuzzy Controller (ONFC), an adaptive fuzzy controller with low computational cost and few parameters. A review of all ONFC versions is made, with computational simulations for the studied controllers. The parameters learning rate and the error range are studied. The Dynamic Learning Rate is discussed, applied and a new approach for the learning rate calculation is proposed, based on a model reference. A dynamic adjustment for EM is presented, called Context Adaptation, and a new approach for the derivative action for ONFC is proposed, the ONFCDwDe controller. The controllers are applied in a didactic control system, with industrial equipment, to control water flow, in tracking setpoints and disturbance rejection experiments. All controller versions have their performance compared with the PI controller used in the plant. The results highlight how the Dynamic Learning Rate and the Context Adaptation improved the controller performance.

Resumo

Em recentes trabalhos no campo da microeletrônica, a preocupação com o consumo de energia têm se tornado um fator importante. Aplicações biomédicas, de identificação por rádio frequência (RFID) e redes de sensores sem fio podem ser citadas como exemplos desses sistemas. Dessa forma, têm-se a necessidade de designs com potências ultra-baixas (do inglês Ultralow Power - ULP), que possibilitam o processamento com um baixo consumo de energia, tendo como consequência uma perda considerável da performance. Uma das técnicas mais comuns para esse fim, é o uso de tensões de alimentação abaixo do limiar do transistor, devido a relação quadrática desta com o consumo de energia. Tendo em mente que essa metodologia sub-limiar necessita de um novo design dos circuitos existentes, há uma necessidade de novos fluxos de design que sejam flexíveis, permitindo os projetistas gerarem bibliotecas de células padrão onde possam escolher a melhor relação entre o consumo de energia e a performance da aplicação destinada. Ao contrário da literatura, que aborda a manipulação dos parâmetros de forma separada, o presente trabalho tem como função apresentar um fluxo único para a completa geração de uma biblioteca de células padrão para aplicações de ultra-baixo consumo. Além da escolha da melhor tensão de alimentação e dos parâmetros iniciais para o dimensionamento, o fluxo cobre o design, a caracterização e verificação de todas as células que compõem a biblioteca. A validação do fluxo proposto foi realizada através de simulações realizadas com um processador ARM de código aberto, além de diversos circuitos de teste das plataformas ITC99 e EPFEL em uma tecnologia de fabricação de 130nm. O fluxo foi aplicado para gerar uma biblioteca para as tensões de 0, 25V e 0, 35V e os resultados dos testes indicam que o uso do fluxo habilita uma redução na potência dissipada em cerca de 96% para a primeira e de cerca de 93% para a última, enquanto que a performance degrada em um fator 885 e 128, respectivamente.

Abstract

In recent researchs in the microelectronic field, the concernig with the energy consumption has been an important factor. Biomedical applications, radio frequency identification and wireless sennsor networks may be cited as examples of those systems. Thus, there is a need of ultra-low power (ULP) designs, that enables the processing with lowest energy consumption, having as consequence a considerably performance loss. One of the most common techniques toward this end, is the use of supply voltages bellow the transistor threshold voltage, due to its quadractic relation to the energy consumption. Having in mind that this subthreshold methodology needs a redesign of the existing circuits, there is a need to new flexible design flows, allowing the designer to generate standard cell libraries where he can choose the best tradeoff between the energy consumption and the performance of the destined application. Opposing the literature, which treats the parameters manipulation separately, the present work proposes a unique flow to the complete generation of standard cell libraries for ultralow consumption applications. Beside the choose of best supply voltage and the initial sizing parameters, the flow covers the design, the characterization and the verification of all cell that compose the library. The validation of the proposed flow were through simulations with an ARM-based processor and several testbench circuits from the ITC99 and EPFEL sets, in a 130nm technology. The flow were applied to generate a library for the supply voltages of 0, 25V and 0, 35V and the results indicated that the flow can enable a reduction in the power dissipation of about 96% for the first and 93% for the last, while the performance degrades in a factor of 885 and 128, respectively.

Resumo

O uso de vários sensores para melhorar a qualidade na informação obtida pelos dados tem crescido de forma contínua nas últimas décadas. Com os avanços em tecnologia de microprocessadores e dispositivos de comunicação, redes de sensores continuarão a crescer em tamanho e complexidade. As aplicações mais populares para combinar dados de múltiplos sensores estão relacionadas a estimação de estados de um sistema dinâmico. Para isso, duas fontes ruidosas de informação são necessárias: um modelo de processo, que descreve como os estados evoluem no tempo; e um modelo de observação, cujos dados geralmente provém de sensores. Como a maioria dos sensores são digitais, os sinais devem ser amostrados para que possam ser processados, dando origem aos sistemas amostrados. Estimadores de estados clássicos para esses casos, como o famoso filtro de Kalman, consideram implicitamente amostragem regular de sinais, com intervalo de tempo constante entre amostras, de forma que sistemas em tempo contínuo podem ser discretizados em representações invariantes no tempo, na maioria dos casos. No entanto, devido ao cada vez mais comum uso de complexas redes de sensor sem sincronização temporal explícita, muitas aplicações não podem depender de dados transmitidos de forma regular. Existem adaptações aos métodos de estimação de estados para lidar com a maioria das irregularidades, desde que os carimbos de tempo sejam parte do pacote de medição e que o aumento no custo computacional seja aceitável. Caso o carimbo de tempo não possa ser utilizado no processo de estimação, pode-se investir em sincronização dos dados ou aceitar que a assimilação das informações seja feita em instantes de tempo incorretos. Os efeitos no desempenho da estimação da última abordagem ainda é pouco estudada. Nesse trabalho, investigamos como o desempenho é deteriorado com o negligenciamento dos carimbos de tempo das medições em algoritmos de estimação de estados. Nós consideramos o processo de Poisson como modelo para gerar a sequência de instantes de tempo irregular, e estudamos os resultados da estimação de estados para um sistema linear e outro não-linear, simulados com amostragem aperiódica, usa utilizando o filtro de Kalman para o caso linear e sua variação \textit{unscented} para o caso não-linear. Algoritmos são implementados tanto para utilizar quanto para negligenciar o carimbo de tempo no processo de estimação e os resultados de várias realizações são comparados para diferentes cenários de simulação. Finalmente, identificamos e discutimos a relação entre diferentes conjuntos de parâmetros, como nível de sinal-ruído e frequências médias de amostragem, e os efeitos no desempenho da estimação.

Abstract

The use of multiple sensors to improve data quality has grown continuously over the last few decades. With the never-ending advances in technology of microprocessors and communication devices, sensor networks will continue to increase in both size and complexity. The most popular applications for fusing data from various sources are related to estimating the states of a dynamic system. For that, two noisy sources of information are needed: a process model, that describes how the states evolve in time; and an observation model, whose data are usually obtained from sensors. Since most sensors are digital, signals must be sampled in order to be processed, leading to sampled-data systems. Classical state estimators in these cases, like the well-known Kalman filter, implicitly consider regularly sampled signals with constant time intervals between samples, such that continuous-time systems can be time discretized into time-invariant representations in most cases. However, because of the widespread use of complex sensor networks without explicit time synchronization, many applications cannot rely on data being transmitted regularly. There are adaptations to state estimation techniques that handle most of the irregularities, provided that timestamps are part of measurement packets and that the increase in computational processing time is acceptable. If timestamps cannot be used in the estimation process, one can either invest in synchronization or accept the assimilation of information at incorrect time instants. The effects in estimation performance of the latter approach has not yet been extensively studied. In this work we investigate how performance is deteriorated by neglecting measurements timestamps in state estimation algorithms. We consider the Poisson process as a model to generate the irregular time instants sequences, and we assess state estimation results for linear and nonlinear systems simulated with aperiodic sampling, using the Kalman filter for the former and its adapted unscented version for the latter. Algorithms are designed to use timestamps or to neglect them in the estimation process, and their results over multiple runs are compared for different simulation scenarios. Finally, we identify and discuss relations between different sets of parameters, such as signal-to-noise ratios and average sampling frequencies, and the degradation in performance.

Resumo

Afundamentos momentâneos de tensão são fenômenos muito recorrentes em sistemas elétricos de potência. Assim, os operadores do sistema elétrico exigem que as unidades geradoras permaneçam conectadas ao sistema de transmissão durante e após a ocorrência destes transitórios de tensão. Além da não desconexão, os códigos de rede atuais estabelecem que geradores que empregam conversores eletrônicos auxiliem na recuperação da tensão através da injeção de corrente reativa. Os conversores eletrônicos possuem uma maior flexibilidade no controle de corrente em relação às máquinas síncronas convencionais, assim, o calculo das correntes de referência pode ser modificado para atenuar outros problemas de qualidade durante a ocorrência de faltas. O presente trabalho avalia diferentes técnicas de controle de potência apresentadas em literatura, de modo a estudar como estas podem reduzir os impactos do afundamento para o conversor e afetar o suporte de tensão em concordância com os códigos de rede atuais. Para isso, são propostas equacionamentos que embasam das análises realizadas, onde as mesmas são validadas através de simulações computacionais, onde são realizados dois estudos de caso, o primeiro de um sistema de geração eólico de 2(MW) para avaliar os impactos para o conversor e segundo de uma planta de geração de 187(MW) que possibilite investigar o suporte de tensão no ponto de conexão da usina.

Abstract

Momentary voltage sags are very common phenomena in electrical power systems. Thus, the transmission system operators require that the generation units remain connected to the transmission system during and after the occurrence of these voltage transients. In addition to non-disconnection, the actual grid codes establish that generators employing power electronic converters must support in the voltage recovery through the reactive current injection. Grid connected converters have a greater current control flexibility in relation to conventional synchronous machines, hence, the calculation of reference currents can be modified to mitigate other quality issues during the faults occurrence. The present work evaluates different power control strategies presented in the literature, in order to study how they can reduce the impacts of the voltage sag to the power electronic converter and affect the voltage support, in agreement with the current grid codes. For this, they are proposed equations that are the basis of the analyzes and they are validated through computational simulations, where two case studies are performed, the first one of a 2 (MW) wind energy conversion system to evaluate the impacts to the grid converter and second one of a 187 (MW) generation plant to investigate the voltage support at the point of common coupling.

Resumo

O uso de heurísticas baseadas em busca local é bastante comum para otimizar os problemas de sequenciamento de máquinas paralelas, principalmente aqueles que consideram os tempos de preparação da máquina (setup). Com isso, as estruturas de vizinhança desempenham um papel essencial na capacidade dessas heurísticas de explorar adequadamente o espaço de soluções. Este trabalho apresenta uma análise exploratória e estatística para caracterização de seis estruturas de vizinhança comumente utilizadas na solução do problema de sequenciamento de máquinas paralelas não relacionadas com tempos de setup dependentes da sequência e da máquina, buscando a minimização do makespan como objetivo principal. As seis estruturas de vizinhança são exploradas em diferentes estágios de busca de várias instâncias do problema de sequenciamento, com a busca sendo conduzida usando uma implementação própria do Simulated Annealing, baseado num código que é o estado da arte para solucionar essa classe de problema. Os resultados obtidos são usados para avaliar e modelar a qualidade relativa dessas vizinhanças em termo de melhoria esperada de um único movimento em diferentes pontos ao longo do procedimento de busca. Os resultados dessa análise indicam a superioridade de uma vizinhança em relação às demais. Com os resultados obtidos nessa análise estatística, foi desenvolvido um modelo de regressão linear para predizer a utilidade esperada de cada função de vizinhança e com isso, determinar a probabilidade de escolher cada uma das funções de vizinhança ao longo do Simulated Annealing. Os resultados obtidos com a modificação na escolha das vizinhanças foi superior à versão original. A partir deste experimento, a proposição de novas heurísticas baseadas na busca local pode aproveitar a análise realizada neste trabalho para priorizar a escolha das vizinhanças e quando utilizá-los ao longo do processo de otimização para acelerar a convergência para melhores soluções.

Abstract

Local search heuristics are usually employed in the optimisation of parallel machine scheduling problems, particularly those in which setup times are considered. Neighbourhood structures represent a central aspect of these heuristics, enabling them to adequately explore the search space. This work presents an exploratory statistical analysis of six neighbourhood structures commonly used for the unrelated parallel machine scheduling problem with sequence dependent setup times, in which the main objective is the minimisation of the makespan. The neighbourhood structures are equipped on a specific implementation of Simulated Annealing that is considered state-of-the-art for this particular problem, and are explored at different stages of the search. the results obtained are used not only to characterise the expected utility of movements performed according to each neighbourhood, but also to fit a regression model capable of providing quantitative guidelines for the selection of each structure at different stages of the search.