Academic literature on the topic 'Método de Levenberg-Marquardt'

La tomografía de pozo a pozo es uno de los métodos sísmicos más usados para la determinación de la estructura de los subsuelos. Este método consiste en colocar en un pozo las fuentes que generan las ondas sísmicas, y en otro pozo los receptores de las ondas. La imagen reconstruida en la tomografía de pozo a pozo es obtenida al considerar el parámetro denominado lentitud, que es la inversa de la velocidad con la que viajan las ondas sísmicas, la lentitud S varía según la estructura geológica del medio de propagación. Considerando ondas directas que viajan de un pozo a otro, realizamos una aproximación lineal para obtener S como MS = T , donde M es una matriz y está relacionado con la discretización del dominio, S es el vector formado por la lentitud de cada elemento discretizado del dominio y T es el tiempo de llegada de la primera onda desde la fuente al detector. Para la evaluación de los algoritmos diseñamos estructuras de subsuelos, de los cuales obtenemos los datos de los detectores. Para obtener datos más realísticos, se les agrega un ruido aleatorio hasta 3.0%. Con esos datos se procede a reconstruir las propiedades del suelo.

O conhecimento das propriedades térmicas é de grande importância para simulação da variação da temperatura em sistemas de transporte, estocagem e dimensionamento industrial, principalmente na indústria de alimentos. Neste trabalho nós propomos uma metodologia teórica-experimental para a predição da difusividade e condutividade térmica de alimentos baseada em um procedimento híbrido entre um aparato experimental muito simples e o método de otimização Levenberg-Marquardt. Para validar esta metodologia nós utilizamos pasta de tomate comercial. A difusividade e a condutividade térmica obtidas foram 0,093cm2 /min e 0,544 W/m.K, respectivamente. Estes resultados estão de acordo com a literatura.

La interferometría por corrimiento de fase es una técnica bien establecida para mediciones de fase, la cual requiere de una serie de patrones de franjas corridos en fase. En este trabajo, se analizan dos algoritmos de corrimiento de fase, los cuales se han usado para la recuperación de fase cuando se considera que los corrimientos de fase tienen error de calibración. El primer esquema analizado fue el algoritmo iterativo avanzado (AIA) y el segundo método es un esquema basado en el método de Levenberg-Marquardt (LM). Con el objetivo de mostrar su rendimiento, los evaluamos usando datos sintéticos y tomando en cuenta la exactitud, el orden de convergencia, así como el error por desentonamiento en los pasos. Los resultados muestran que ambos métodos reducen el error linealmente respecto al número de patrones de franjas; sin embargo, el esquema AIA tiene un desempeño significativamente mejor tanto en precisión como en tiempo de procesamiento. Este estudio arroja luz sobre las ventajas y desventajas de uso de las soluciones lineal y no lineal para la demodulación de patrones de franjas.

Objetivou-se, neste trabalho, avaliar o ajuste do modelo volumétrico de Schumacher e Hall por diferentes algoritmos, bem como a aplicação de redes neurais artificiais para estimação do volume de madeira de eucalipto em função do diâmetro a 1,30 m do solo (DAP), da altura total (Ht) e do clone. Foram utilizadas 21 cubagens de povoamentos de clones de eucalipto com DAP variando de 4,5 a 28,3 cm e altura total de 6,6 a 33,8 m, num total de 862 árvores. O modelo volumétrico de Schumacher e Hall foi ajustado nas formas linear e não linear, com os seguintes algoritmos: Gauss-Newton, Quasi-Newton, Levenberg-Marquardt, Simplex, Hooke-Jeeves Pattern, Rosenbrock Pattern, Simplex, Hooke-Jeeves e Rosenbrock, utilizado simultaneamente com o método Quasi-Newton e com o princípio da Máxima Verossimilhança. Diferentes arquiteturas e modelos (Multilayer Perceptron MLP e Radial Basis Function RBF) de redes neurais artificiais foram testados, sendo selecionadas as redes que melhor representaram os dados. As estimativas dos volumes foram avaliadas por gráficos de volume estimado em função do volume observado e pelo teste estatístico L&O. Assim, conclui-se que o ajuste do modelo de Schumacher e Hall pode ser usado na sua forma linear, com boa representatividade e sem apresentar tendenciosidade; os algoritmos Gauss-Newton, Quasi-Newton e Levenberg-Marquardt mostraram-se eficientes para o ajuste do modelo volumétrico de Schumacher e Hall, e as redes neurais artificiais apresentaram boa adequação ao problema, sendo elas altamente recomendadas para realizar prognose da produção de florestas plantadas.

O fluxo da água em meios porosos é governado por uma equação diferencial parcial (a equação de Richards), cuja forma mista envolve as variáveis umidade do solo e potencial mátrico. A curva de retenção é uma relação não linear entre estas variáveis, fundamental no estudo da dinâmica da água no solo na zona vadosa. Um dos objetivos deste trabalho á avaliar o modelo de curva de retenção da água no solo que melhor ajusta os dados mensurados de umidade e potencial mátrico, obtidos a partir de um experimento realizado na Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. No presente artigo, um Algoritmo Genético (AG) é proposto de forma a buscar os parâmetros de ajuste que maximizam o coeficiente de determinação, considerando três horizontes de solo e os seguintes modelos de curvas de retenção: van Genuchten, Brooks-Corey e Haverkamp. A performance do AG implementado é avaliada comparando os resultados obtidos com o programa SWRC Fit, que usa o método determinístico de Levenberg-Marquardt. A partir dos resultados obtidos pode-se observar que o AG ajustou com maior precisão os dados mensurados e o modelo Haverkamp apresentou o maior coeficiente de determinação. Além disso, o esquema de discretização da equação de Richards proposto se apresentou mais estável usando o modelo Haverkamp como curva de retenção da água no solo.

Em função deste trabalho, objetivou-se desenvolver e testar um programa computacional para calcular os parâmetros das equações de transporte de solutos no solo, com base no ajustamento de modelos teóricos a dados observados, e executar simulações para a variação espacial e temporal da concentração e do balanço de massa de solutos no perfil do solo. Utilizou-se o método dos mínimos quadrados (Levenberg-Marquardt) para obtenção dos estimadores dos parâmetros coeficiente dispersivo-difusivo e fator de retardamento. O programa desenvolvido, denominado Disp, possui interface gráfica que torna simples o seu uso quanto aos procedimentos de entrada de dados, execução dos cálculos e acesso aos resultados. Nos formulários de resultados, gráficos e tabelas relacionados às curvas de efluente podem ser gerados além da possibilidade de se executar simulações quanto à variação espacial e temporal da concentração e do balanço de massa de solutos no perfil do solo. Testes comparativos entre o Disp e o programa CXTFIT, relativos aos cálculos dos parâmetros número de Peclet e fator de retardamento, indicaram equivalência entre os dois programas, porém a interface gráfica do Disp o torna de uso mais simples em relação ao CXTFIT.

Résumé Dans ce travail, nous avons élaboré un modèle de prédiction des variations de la température d’un cours d’eau en fonction de variables climatiques, telles que la température de l’air ambiant, le débit d’eau et la quantité de précipitation reçue par le cours d’eau. Les réseaux de neurones statiques ont été utilisés pour approximer la relation entre ces différentes variables avec une erreur moyenne de 0,7 °C. Par ailleurs, nous proposons un modèle de prédiction de l’évolution de la température de l’eau à court et moyen termes pour les jours (j + i, i = 1,2,..). Deux méthodes ont été appliquées : la première, de type itérative, utilise la valeur estimée du jour j pour prédire la valeur de la température de l’eau au jour j + 1; la seconde méthode, beaucoup plus simple à mettre en oeuvre, consiste à estimer la température de tous les jours considérés en une seule fois. L’optimisation de la fonction de coût par l’algorithme de Levenberg-Marquardt, disponible dans l’outil « réseaux de neurones » de MATLAB a permis d’améliorer nettement la performance des modèles. Des résultats très satisfaisants sont alors obtenus en testant la validité du modèle par la validation croisée avec des erreurs moyennes de prédiction à sept jours de 1,5 °C.

La evaluación del deterioro de las vías en Colombia se realiza por medio de inventarios manuales e inspecciones visuales. Los métodos de evaluación del estado de las vías adoptados por el INVIAS (Instituto Nacional de Vías) son VIZIR (Visión Inspection de Zones et Itinéraires Á Risque) y PCI (Paviment Condition Index). Estos determinan la gravedad de daño en pavimento flexible y rígido; sin embargo, pueden ser tediosos, subjetivos y requieren de la experiencia de un evaluador, lo que evidencia la necesidad de desarrollar metodologías de evaluación del estado de las vías. Este documento presenta una metodología para la evaluación de los deterioros presentes en pavimento flexible usando técnicas de fotogrametría terrestre y redes neuronales que está compuesta por seis etapas: i. Captura de las imágenes, ii. Preprocesamiento de las imágenes, iii. Segmentación mediante técnicas de detección de bordes, iv. Extracción de las características, v. Clasificación utilizando redes neuronales, y vi. Evaluación del área de afectación del deterioro. La metodología se evaluó con imágenes reales de pavimento con tres tipos de deterioro: grieta longitudinal, piel de cocodrilo y bache. Como clasificador se utilizó una red neuronal multicapa con configuración (12 12 3), entrenada utilizando el algoritmo Levenberg Marquardt de retropropagación. Se obtuvo una exactitud del 96 % en el clasificador, una sensibilidad de 93.33 % y una índice kappa de 0.936. Esta metodología es la base para la creación de un sistema automatizado de evaluación del deterioro presente en las vías, el cual puede contribuir en la reducción en tiempo y costo en los planes de gestión de mantenimiento de la infraestructura vial.

ABSTRACT. This paper examines Rayleigh waves dispersion curves inversion using local search procedures but carrying out the last step after data inversion through global search procedures. The data inversion was carried out using the least squaresmethod (Levenberg-Marquardt procedure) implemented in Matlab. During inversion...Keywords: local search procedures, dispersion curve, MASW, seismic inversion, least squares method. RESUMO. Este artigo analisa a inversão de curvas de dispersão das ondas Rayleigh através de procedimentos de busca local, mas sua última etapa pode ser realizada posteriormente a procedimentos de busca global. A inversão de dados foi realizada por meio do método de mínimos quadrados (procedimento de Levenberg...Palavras-chave: procedimentos de busca local, curva de dispersão, MASW, inversão sísmica, método dos mínimos quadrados

Submitted by repositorio repositorio (repositorio@unifei.edu.br) on 2018-08-20T17:57:07Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_2018112.pdf: 1349546 bytes, checksum: bfa47de8cdc8c129aa1d51df8fac733f (MD5)
Made available in DSpace on 2018-08-20T17:57:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_2018112.pdf: 1349546 bytes, checksum: bfa47de8cdc8c129aa1d51df8fac733f (MD5) Previous issue date: 2018-08
Este trabalho apresenta um algoritmo robusto por Levenberg-Marquardt de ordem superior no plano complexo para resolver problemas de fluxo de potência de sistemas bem e mal condicionados numericamente, exibindo uma taxa de convergência biquadrática e desempenho superior quando comparado com os procedimentos tradicionais. Uma vez que os modelos de fluxo de potência são não lineares, o cálculo de Wirtinger é aplicado no desenvolvimento de algoritmos baseados em expansões em séries de Taylor de funções não lineares de variáveis complexas e complexas conjugadas. Poucas alterações no código do algoritmo de Newton-Raphson são necessárias para transformá-lo no algoritmo de Levenberg-Marquardt, que é então diretamente desenvolvido no plano complexo. O presente trabalho demonstra que o domínio complexo se apresenta mais versátil e natural para incorporar a modelagem de novas tecnologias smart grids como os dispositivos FACTS. Demonstrações e análises são feitas sobre os sistemas testes bem condicionados IEEE-14, -30, - 57 e -188 barras, além do sistema interligado nacional brasileiro SIN-1916 barras. Para os sistemas mal condicionados ou sem solução, o desempenho do algoritmo proposto é comparado com o desempenho do método de fluxo de potência baseado no multiplicador otimizado. Para estas últimas análises foram testados os já conhecidos sistemas mal condicionados IEEE-11, -13 e -43 barras.

Orientador : Prof. Dr. Ademir Alves Ribeiro
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Matemática. Defesa: Curitiba, 23/02/2017
Inclui referências : f. 104-106
Área de concentração: Matematica
Resumo: Nesta dissertação, apresentamos uma revisão de conceitos acerca do método de Levenberg-Marquardt, utilizado para o problema de quadrados mínimos não linear. Além da abordagem clássica do método, constam neste trabalho duas contribuições por nós estabelecidas. A primeira contribuição é a sugestão de um novo parâmetro de damping, ou parâmetro de Levenberg- Marquardt, que está diretamente ligado ao desempenho do método. A segunda contribuição estabelece uma nova maneira de resolução do subproblema relacionado ao método para problemas mal escalados, utilizando decomposições matriciais pautadas em direções conjugadas. Palavras-chave: Quadrados Mínimos Não Linear, Levenberg-Marquardt, Parâmetros de damping, Problemas mal escalados.
Abstratc: In this work, we present a review about the Levenberg- Marquardt method, used for the Nonlinear Least Square Problem. In addition to the classical approach of the method, two contributions are made by us. The first contribution is the suggestion of a new damping parameter, or Levenberg-Marquardt parameter, that is directly linked to the performance of the method. The second contribution establishes a new approach to solve the subproblem related to the Levenberg-Marquardt method for bad scaled problems, using matrix decompositions based on Conjugated Gradients. Keywords: Nonlinear Least Squares Problem, Levenberg-Marquardt, Damping parameter, Bad scaled problems.

Orientadores: Francisco de Assis Magalhães Gomes Neto, Jose Mario Martinez
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-08-12T08:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Medeiros_LuizAntoniodaSilva_D.pdf: 2528214 bytes, checksum: 42e1946a32b63c9fc5cd56b10d24d5cb (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: Neste trabalho, apresentamos um algoritmo iterativo para a minimização de somas de quadrados de funções suaves, com restrições de caixa. O algoritmo é fortemente inspirado no trabalho de Birgin e Martínez [4]. A diferença principal está na escolha da direção de busca e na introdução de uma nova técnica de aceleração, usada para atualizar o passo. A cada iteração, definimos uma face ativa e resolvemos, nessa face, um subproblema quadrático irrestrito através do método evenberg-Marquardt (ver [26], [28] e [33]), obtendo uma direção de descida e uma aproximação x+ para a solução do problema. Ainda usando apenas as variáveis livres, tentamos acelerar o método definindo uma nova aproximaçaoo xa como combinação linear das últimas p - 1 aproximações da solução e do vetor x+. Os coeficientes desta combinação linear são calculados convenientemente através da resolução de um problema de Quadrados Mínimos com uma restrição de igualdade. O subproblema que determina o passo acelerado leva em conta as informações sobre a função objetivo nessas p soluções aproximadas. Como em [4], executamos uma busca linear ao longo da direção e usamos técnicas de projeção para adicionar novas restrições. Para deixar a face ativa, usamos a direção do gradiente espectral projetado [5]. Experimentos númericos são apresentados para confirmar a eficiência e robustez do novo algoritmo.
Abstract: In this work, we present an active set algorithm for minimizing the sum of squares of smooth functions, with box constraints. The algorithm is highly inspired in the work of Birgin and Mart'inez [4]. The differences are concentrated on the chosen search direction and on the use of an acceleration technique to update the step. At each iteration, we define an active face and solve an unconstrained quadratic subproblem using the Levenberg-Marquardt method (see [26], [28] and [33]), obtaining a descent direction and an approximate solution x+. Using only the free variables, we try to accelerate the method defining a new solution xa as a linear combination of the last p-1 approximate solutions together with x+. The coefficients of this linear combination are conveniently computed solving a constrained least squares problem that takes into account the objective function values of these p approximate solutions. Like in [4], we compute a line search and use projection techniques to add new constraints to the active set. The spectral projected gradient [5] is used to leave the current active face. Numerical experiments confirm that the algorithm is both efficient and robust.
Doutorado
Matematica Aplicada
Doutor em Matemática Aplicada

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-02-23T19:26:50Z No. of bitstreams: 1 francianeconceicaopeters.pdf: 4730497 bytes, checksum: 201c60342a8bf9edc9b308fa50fafa54 (MD5)
Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-02-24T12:08:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 francianeconceicaopeters.pdf: 4730497 bytes, checksum: 201c60342a8bf9edc9b308fa50fafa54 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-02-24T12:08:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 francianeconceicaopeters.pdf: 4730497 bytes, checksum: 201c60342a8bf9edc9b308fa50fafa54 (MD5) Previous issue date: 2010-01-27
CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
A construção de imagens associadas à distribuição de condutividades no interior de um meio condutor a partir de injeção de corrente elétrica e medidas de potencial no contorno externo do corpo é uma técnica conhecida como tomografia por impedância elétrica. É um problema inverso que tem sido estudado visando aplicações biomédicas, monitoramento de processos industriais e investigação geofísica. Em alguns casos, é possível levar em consideração informações conhecidas sobre o domínio do corpo no processo de construção da imagem, recaindo no problema da detecção de inclusões que é o problema efetivamente tratado neste trabalho. Este problema pode ser resolvido por meio da minimização de uma função da diferença entre potenciais medidos no contorno e calculados para uma dada distribuição de condutividades. O presente trabalho desenvolve uma estratégia para a solução deste problema baseada na parametrização da geometria do contorno das inclusões cujas formas e dimensões se pretende determinar. O problema de minimização é resolvido por meio do Método de Levenberg-Marquardt e o problema direto via Método dos Elementos de Contorno. Para avaliar o desempenho da estratégia proposta são apresentados resultados numéricos envolvendo contornos definidos por splines, problemas com a presença de ruído nas medidas, avaliação de protocolos de injeção de corrente e medição de potencial elétrico e ainda uma aplicação voltada ao monitoramento cardíaco.
The images reconstruction of the conductivity distribution inside a conductive body based on electrical current injection and potential measurements on the outer boundary of this body is a technique known as electrical impedance tomography. This is an inverse problem that has been studied in biomedical applications, industrial process monitoring and geophysics investigation. In some cases, it is possible to take into account in the reconstruction process, informations about the body, leading to the problem of identifying inclusions, that is the problem actually treated in this work. This inverse problem can be solved by the minimization of a function, defined as the difference between the measured potentials and the computed ones for a given conductivity distribution. The present work describes a strategy to solve this problem based on the parametrization of the inclusions boundary, whose shape and size is intended to be determined. The minimization problem is solved via Levenberg-Marquardt Method and the forward one is solved via Boundary Elements Method. In order to evaluate the performance of the proposed strategy, numerical experiments with inclusions of boundaries defined by splines, problems with noisy data, current injection and potential measurement protocols and an application of the strategy to the cardiac function monitoring are presented.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-15T14:59:59Z No. of bitstreams: 1 marcoshenriquefonsecaribeiro.pdf: 12873424 bytes, checksum: 2b2b91fd2a9726856a0486afa760fe2c (MD5)
Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T16:01:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcoshenriquefonsecaribeiro.pdf: 12873424 bytes, checksum: 2b2b91fd2a9726856a0486afa760fe2c (MD5)
Made available in DSpace on 2017-05-17T16:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcoshenriquefonsecaribeiro.pdf: 12873424 bytes, checksum: 2b2b91fd2a9726856a0486afa760fe2c (MD5) Previous issue date: 2016-10-03
A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) consiste em uma técnica onde imagens são construídas a partir da injeção de uma corrente elétrica em determinado meios, seguida da leitura de valores de potencial elétrico em pontos do contorno externo de tal domínio. Desta maneira, conhecendo-se ou estimando-se a condutividade elétrica de regiões internas ao meio, pode-se inferir aspectos geométricos da composição do mesmo. Trabalhos na literatura aplicam esta técnica ao contexto de obtenção de imagens do tórax humano, com objetivo de estimar a geometria das cavidades cardíacas de um determinado paciente. O objetivo final de estudo deste trabalho, dentro do contexto de aplicação da TIE à obtenção de cavidades cardíacas, é propor uma metodologia para a estimação da Fração de Ejeção Cardíaca, ou simplesmente Fração de Ejeção (FE), que consiste em medir o percentual de volume de sangue expulso dos ventrículos ao final de um ciclo de batimento do coração. Este trabalho visa evoluir outros trabalhos já existentes que modelam o problema acima descrito como sendo um problema inverso, de otimização, onde se pretende minimizar a diferença entre valores de potencial elétrico medidos e valores simulados por modelos computacionais. A evolução se dá em níveis diferentes. No primeiro nível, é feito um avanço sobre as técnicas de otimização para a resolução do problema inverso, em sua formulaçãobidimensional. Paratal, épropostaumametaheurísticaqueauxiliamétodosde buscanaobtençãodevaloresmaisacurados. Estametaheurísticaéapresentadaemversões sequencial e paralela. São apresentados resultados computacionais de testes realizados para este primeiro nível. Em um segundo nível, é feita a modelagem em três dimensões das mesmas abordagens já encontradas na literatura, que, para a aplicação específica da determinação da FE, até então estão limitadas a modelos bidimensionais. Assim, todo o problema é revisto para uma nova proposta de modelagem, que inclui a criação de modelos geométricos tridimensionais para as regiões de interesse do problema. Como principal contribuição do trabalho neste segundo nível, encontra-se um esquema de parametrização das malhas de polígonos que modelam ventrículos do coração, de forma que se tenha uma maneira compacta de representar as mesmas e, ao mesmo tempo, diminuindo o custo computacional do método de otimização por meio de drástica redução do número de variáveis do problema. Por fim, também é realizado um estudo preliminar da sensibilidade da técnica à presença de ruídos nos dados de entrada.
The Electrical Impedance Tomography (EIT) consists in a technique where images are constructed from the measurements of the electrical potential in some points on the external boundary of some specific domain, caused by the injection of an electrical current in such domain. This way, knowing or estimating the electrical conductivity of some regions inside the domain, geometric aspects of the composition of that domain can be inferred. Works in literature apply this technique to the context of obtaining images from the human thorax, with the objective of estimating the geometry of some cardiac cavities of a specific patient. The final goal of this work, inside the context of the obtention of cardiac cavities, is to propose a methodology for estimating the Cardiac Ejection Fraction, orsimplyEjectionFraction(EF),whichconsistsinmeasuringthepercentualofthevolume of blood expelled from the ventricles at the end of a heart beat cicle. This work intends to evolute previous works, that models the above mentioned problem as an inverse problem, an optimization problem, where the intention is to minimize the difference between the values of measured electrical potentials and the values obtained through simulation using computational models. This evolution occurs in different levels. In the first level, is performedanimprovementoverthepre-existentoptimizationtechniquesforthesolutionof theinverseproblem,inatwodimensionalversion. Forthis,isproposedametaheuristicthat assistssearchmethodstowardstheobtentionofmoreaccuratedvalues. Suchmetaheuristic is presented in sequential and parallel versions. Computational results for performed tests for this level are presented. In a second level, a three dimensional modeling of the same approaches found in literature is done. Those approaches, for the specific application of determining the EF, are so far limited to two dimensional models. Therefore, the whole problem is reviewed in order to propose a new model, which includes the creation of three dimensional geometric models for the regions of interest of the problem. As the main contribution of this work in that second level, there is a parameterization schema of the polygon meshes that model heart ventricles, so that it provides a compact way of representing such meshes, and, at the same time, a way of reducing the computational cost of the optimization method by means of a drastic reduction of the number of variables of the problem. Finally, a preliminary study of the sensibility of the technique to the presence of noise in the input data is also performed.

Cette thèse est consacrée à la recherche des zéros d'un opérateur maximal monotone structuré, à l'aide de systèmes dynamiques dissipatifs continus et discrets. Les solutions sont obtenues comme limites des trajectoires lorsque le temps t tend vers l'infini. On s'intéressera principalement aux dynamiques obtenues par régularisation de type Levenberg-Marquardt de la méthode de Newton. On décrira aussi les approches basées sur des dynamiques voisines.Dans un cadre Hilbertien, on s'intéresse à la recherche des zéros de l'opérateur maximal monotone structuré M = A + B, où A est un opérateur maximal monotone général et B est un opérateur monotone Lipschitzien. Nous introduisons des dynamiques continues et discrètes de type Newton régularisé faisant intervenir d'une façon séparée les résolvantes de l'opérateur A (implicites), et des évaluations de B (explicites). A l'aide de la représentation de Minty de l'opérateur A comme une variété Lipschitzienne, nous reformulons ces dynamiques sous une forme relevant du théorème de Cauchy-Lipschitz. Nous nous intéressons au cas particulier où A est le sous différentiel d'une fonction convexe, semi-continue inférieurement, et propre, et B est le gradient d'une fonction convexe, différentiable. Nous étudions le comportement asymptotique des trajectoires. Lorsque le terme de régularisation ne tend pas trop vite vers zéro, et en s'appuyant sur une analyse asymptotique de type Lyapunov, nous montrons la convergence des trajectoires. Par ailleurs, nous montrons la dépendance Lipschitzienne des trajectoires par rapport au terme de régularisation.Puis nous élargissons notre étude en considérant différentes classes de systèmes dynamiques visant à résoudre les inclusions monotones gouvernées par un opérateur maximal monotone structuré M = $partialPhi$+ B, où $partialPhi$ désigne le sous différentiel d'une fonction convexe, semicontinue inférieurement, et propre, et B est un opérateur monotone cocoercif. En s'appuyant sur une analyse asymptotique de type Lyapunov, nous étudions le comportement asymptotique des trajectoires de ces systèmes. La discrétisation temporelle de ces dynamiques fournit desalgorithmes forward-backward (certains nouveaux ).Finalement, nous nous intéressons à l'étude du comportement asymptotique des trajectoires de systèmes dynamiques de type Newton régularisé, dans lesquels on introduit un terme supplémentaire de viscosité évanescente de type Tikhonov. On obtient ainsi la sélection asymptotique d'une solution de norme minimale
This thesis is devoted to finding zeroes of structured maximal monotone operators, by using discrete and continuous dissipative dynamical systems. The solutions are obtained as the limits of trajectories when the time t tends towards infinity.We pay special attention to the dynamics that are obtained by Levenberg-Marquardt regularization of Newton's method. We also revisit the approaches based on some related dynamical systems.In a Hilbert framework, we are interested in finding zeroes of a structured maximal monotone operator M = A + B, where A is a general maximal monotone operator, and B is monotone and locally Lipschitz continuous. We introduce discrete and continuous dynamical systems which are linked to Newton's method. They involve separately B and the resolvents of A, and are designed to splitting methods. Based on the Minty representation of A as a Lipschitz manifold, we show that these dynamics can be formulated as differential systems, which are relevant to the Cauchy-Lipschitz theorem. We focus on the particular case where A is the subdifferential of a convex lower semicontinuous proper function, and B is the gradient of a convex, continuously differentiable function. We study the asymptotic behavior of trajectories. When the regularization parameter does not tend to zero too rapidly, and by using Lyapunov asymptotic analysis, we show the convergence of trajectories. Besides, we show the Lipschitz continuous dependence of the solution with respect to the regularization term.Then we extend our study by considering various classes of dynamical systems which aim at solving inclusions governed by structured monotone operators M = $partialPhi$+ B, where $partialPhi$ is the subdifferential of a convex lower semicontinuous function, and B is a monotone cocoercive operator. By a Lyapunov analysis, we show the convergence properties of the orbits of these systems. The time discretization of these dynamics gives various forward-backward splittingmethods (some new).Finally, we focus on the study of the asymptotic behavior of trajectories of the regularized Newton dynamics, in which we introduce an additional vanishing Tikhonov-like viscosity term.We thus obtain the asymptotic selection of the solution of minimal norm

Dans cette thèse, nous présentons une modélisation d'ordre non entier des effets de fréquence dans les barres rotoriques d'une machine asynchrone à cage. La modélisation est d'abord conduite sur une barre rectangulaire puis appliquée à d'autres formes de barre. Les modèles sont validés en utilisant la méthode d'optimisation de Levenberg-Marquardt dans le domaine fréquentiel. Le critère est le critère quadratique logarithmique modifié en gain et phase. Le modèle de référence est un modèle de simulation par éléments finis. Nous appliquons enfin cette modélisation à une machine asynchrone représentée par son schéma équivalent diphasé.

Ce projet de recherche porte sur deux problématiques différentes, cependant, elles partagent les mêmes phénomènes physiques. Il s’agit de la prédiction inverse de l’évolution temporelle du front de solidification : (1) dans les réacteurs métallurgiques à haute température et (2) dans les tissus vivants pendant la cryochirurgie. Problématique #1 : Afin de réduire l’érosion et l’agression chimique des parois internes de briques réfractaires par la matière en fusion au sein des réacteurs métallurgiques, on laisse croître par changement de phase solide/liquide une couche protectrice sur leur surface interne. Cette couche joue un rôle extrêmement important, car elle assure l’intégrité de l’installation et prolonge sa durée de vie. Toutefois, une couche protectrice trop épaisse réduit le volume utile de réacteur et diminue ainsi la production industrielle. Le défi, pour l’industriel, consiste alors à exploiter ces réacteurs tout en maintenant une couche dont l’épaisseur est optimale. L’environnement hostile qui règne au cœur du réacteur interdit toutefois les mesures directes. Les sondes qu’on y plonge sont détruites. Pour remédier à ce problème, l’industriel recourt à la simulation numérique et, plus récemment, à une approche par transfert inverse. Cette thèse présente une procédure inverse de transfert de chaleur qui permet, à partir des mesures de température non invasives provenant d’un thermocouple situé dans les parois extérieures de briques, de prédire simultanément les paramètres thermiques inconnus ainsi que l’épaisseur de la couche protectrice au sein des réacteurs métallurgiques. La technique inverse repose sur la méthode de Levenberg-Marquardt (LMM) combinée avec la méthode de Broyden (BM). La Problématique #2 aborde quant à elle la cryochirurgie. C’est une technique récente, peu invasive, qui utilise le froid extrême pour détruire les tissus indésirables tels que les tumeurs. Elle s’adresse donc à des tumeurs internes et externes. L’objectif de la cryochirurgie est de détruire les tumeurs tout en minimisant les dommages des tissus sains adjacents. La fiabilité de cette technique dépend d'un certain nombre de paramètres thermiques tels que la température de la cryosonde, les propriétés thermiques des tissus, la durée de congélation, etc. Pour y parvenir, des méthodes expérimentales et numériques ont été développées. Cependant, chaque méthode a ses propres limites. En effet, le problème majeur est associé à la méconnaissance de certains paramètres thermiques, ce qui rend l’analyse de la transmission dans les tissus biologiques difficile. Pour pallier ces limites et améliorer la technique de cryochirurgie, une approche novatrice est retenue : il s’agit du transfert de chaleur inverse. À partir de mesures thermiques de températures provenant d’un thermocouple implanté dans la tumeur, cette approche permet de prédire les paramètres inconnus tels que la perfusion sanguine et, ensuite, de déterminer l’évolution temporelle de l’interface de congélation et la distribution de la température dans le tissu.

Les travaux de cette thèse concernent l'étude d'une méthode d'évaluation des constantes diélectriques du béton d'ouvrage à risque par une approche problème inverse. Pour cela des mesures radar de type GPR et un modèle électromagnétique de ces mêmes mesures seront utilisés. Les deux premiers chapitres de la thèse présentent les concepts clés, le contexte et un historique des travaux déjà réalisés dans le domaine. Le chapitre 2 propose en outre une adaptation des travaux déjà réalisés à la recherche de gradients de propriétés diélectriques dans le béton en profondeur. Cette recherche préliminaire nous a permis de redéfinir le processus de mesures pour le rendre plus adapté à nos besoins. Ainsi le chapitre 3 présente une campagne de mesure réalisée à l'aide d'un nouveau dispositif radar sur des corps d'épreuve conditionnés de telle sorte que la répartition de la teneur en eau soit maîtrisée. Dans ce chapitre, nous détaillons également un nouveau modèle numérique 3D du dispositif qui nous permet de simuler nos mesures de façon réaliste Ces simulations sont nécessaires à l'expression du problème inverse. à partir de ces mesures, dans le quatrième chapitre, nous définissons tout d'abord le problème inverse, puis en utilisant des mesures sur les corps d'épreuves saturés, pouvant être considérés comme homogènes d'un point de vue diélectrique, nous résolvons ce problème inverse par un algorithme d'optimisation basé sur celui de Levenberg-Marquardt. Les résultats obtenus par notre processus d'inversion sont cohérents avec les valeurs physiques que l'on pouvait attendre et sont indépendants des valeurs données à nos inconnues lors de l'initialisation. Ces résultats correspondent effectivement à un minimum de la fonction coût qui mesure la distance entre mesures et simulations. Nous avons ensuite étudié des stratégies pour diminuer le temps de calcul de notre processus d'inversion. Une première approche consiste à utiliser un modèle simplifié en 2D du dispositif, qui permet d'initialiser l'inversion 3D avec un point plus proche de la solution. Une autre idée consiste à utiliser au mieux les performances d'une machine multiprocesseurs en parallélisant le code 3D. Dans le chapitre 5 nous nous intéressons à des mesures sur des corps d'épreuve en béton dont la teneur en eau est une fonction affine de la profondeur. Dans ces conditions nous avons fait l'hypothèse, en première approche, que les constantes diélectriques suivent aussi ce type de loi. Après avoir redéfini les inconnues de notre problème inverse et adapté l'algorithme, nous montrons que le processus d'inversion fourni des résultats cohérents en ce qui concerne la permittivité diélectrique, mais insatisfaisant pour la conductivité. Après analyse de ces résultats nous avons proposé diverses pistes pour améliorer et valider la méthode d'inversion. Finalement en comparant l'ensemble des résultats, il apparaît que notre méthode d'inversion permet de caractériser des gradients de permittivité, mais pas de conductivité. Cela représente néanmoins une avancée significative pour la mesure de la teneur en eau dans les bétons, facteur principal influençant la constante diélectrique de ce matériau, dans le contexte du contrôle non destructif des ouvrages du génie civil
That thesis aims to propose an assessment method of the concrete electromagnetic properties by using radar measurements in a context of building sustainability, by inverse problem. For that purpose Ground Penetrating Radar (GPR) measurements are used as well as a numerical model of the radar device. The first two chapters of the thesis present the key concepts, the context of the study, as well as the history of the research on that topic in particular in our laboratory. Chapter 2 also expands those early works on the search of electromagnetic properties of concrete in depth. That preliminary work helped us to develop a measurement device that is more fitted to our needs. Chapter 3 presents a measurement campaign that was carried out by using a new measurement device on specially made reinforced concrete slabs whose water content is monitored. In that chapter a 3D model of the device is also described. That model allows us to simulate the measurements very precisely. Those simulations are a critical link on the inverse process. Chapter 4 details the formulation of the inverse problem for the case of concrete slabs saturated with water, which can be therefore considered to have homogeneous electromagnetic properties. The problem is solved by using an optimization algorithm based on Levenberg-Marquardt method. The values obtained by the inverse process are physically acceptable and independent of the values given to the unknowns when initializing the algorithm. Those values are the minimum of the cost function that computes the distance between measured and simulated electromagnetic fields. We then studied some strategies to reduce the computing time of the inverse process. A first approach consists in the use of a 2D simplified model of our device to initialize the 3D inversion with values closer to the searched solution. Another idea is to better take advantage of all the resources of a multiprocessor computer by implementing a parallel version of the 3D code. In chapter 5 we focus on the concrete slab with water content being an affine function of depth. We define the new parameters that represent the unknowns of our problem and we adapt the previous algorithm. Then we show that the inverse process gives satisfying results with regard to the dielectric permittivity only. We suggest some ways to improve the method. Finally we conclude that our method allows to retrieve the permittivity of the concrete, but not its conductivity. Nevertheless that result represents a significant step for the measuring of water content in reinforced concrete in particular when a gradient is present, by using radar measurements

Uma das etapas de fundamental importância na modelagem de módulos fotovoltaicos é o processo de estimação dos parâmetros, sendo os métodos de otimização ferramentas essenciais para a garantia de valores ótimos. Os métodos numéricos são ferramentas amplamente utilizadas nesses processos para obtenção desses parâmetros. Esse trabalho visa aplicar metodologias convencionais e de otimização na estimação dos parâmetros do modelo de um diodo de módulos fotovoltaicos, tendo em que vista que essa temática é imprescindível para estudos baseados em simulações com representação matemática do desempenho desses equipamentos. Por meio de análise estatística pode ser observada que a metodologia de Levenberg-Marquardt empregando como valores iniciais os resultados obtidos pelo método de Villalva levou o modelo a maior representatividade, para o modelo abordado em uma gama de irradiâncias. Dessa forma, pode-se chegar a uma estimação paramétrica que viabilize a melhor aproximação das condições fornecidas pelo manual do fabricante.

Research has shown that analysis and modeling techniques that provide a better understanding of the behavior of network traffic flows are very important in the design and optimization of communication networks. For this reason, this work proposes a multifractal model based on a multiplicative cascade in the wavelet domain, to synthesize network traffic samples. For this purpose, in the proposed model, a parametric modeling based on an exponential function is used for the variance of the multipliers along the stages of the cascade. The exponential function parameters are obtained through the solution of a non-linear system, for this purpose, the Levenberg-Marquardt method is used. The main contribution of the proposed algorithm is to use a fixed and reduced number of parameters to generate network traffic samples that have characteristics such as self-similarity and wide Multifractal Spectrum Width (MSW) similar to the real network traffic traces and without the need for prior adjustment of these parameters.