Otimização global topográfica para solução de sistemas de equações não lineares restritos e aplicações à estabilidade de fases de misturas termodinâmicas
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13830 |
Resumo: | Optimization methods that use optimality conditions of first and/or second order are known to be efficient. Commonly, such iterative methods are developed and analyzed in the light of knowledge concerning the mathematical analysis in n-dimensional Euclidean spaces, whose nature is of local character. Consequently, these methods lead to iterative algorithms that perform only local searches. Thus, the application of such algorithms to the calculation of global minimizers of a non-linear function, especially non-convex and multimodal, depends strongly on the location of the starting points. The Topographical Global Optimization method is a clustering algorithm, which uses an ingenious approach based on elementary concepts of graph theory, in order to generate good starting points for local search methods, from points distributed uniformly in the interior of the feasible set. In this work, we apply a recently revisited version of the topographical global initialization to solve nonlinear systems of equations with multiple roots subject to inequality constraints. In addition, to accomplish the tasks of local search in feasible sets, we use an interior-point method. Our methodology was compared against other methods using benchmarks from the literature, and the results indicated that the present approach is a powerful strategy for find all roots of nonlinear systems. Then, it was made is application of this method to the phase stability analysis of mixtures, a difficult and important global optimization problem of the chemical engineering. |
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Consequently, these methods lead to iterative algorithms that perform only local searches. Thus, the application of such algorithms to the calculation of global minimizers of a non-linear function, especially non-convex and multimodal, depends strongly on the location of the starting points. The Topographical Global Optimization method is a clustering algorithm, which uses an ingenious approach based on elementary concepts of graph theory, in order to generate good starting points for local search methods, from points distributed uniformly in the interior of the feasible set. In this work, we apply a recently revisited version of the topographical global initialization to solve nonlinear systems of equations with multiple roots subject to inequality constraints. In addition, to accomplish the tasks of local search in feasible sets, we use an interior-point method. Our methodology was compared against other methods using benchmarks from the literature, and the results indicated that the present approach is a powerful strategy for find all roots of nonlinear systems. Then, it was made is application of this method to the phase stability analysis of mixtures, a difficult and important global optimization problem of the chemical engineering.Métodos de otimização que utilizam condições de otimalidade de primeira e/ou segunda ordem são conhecidos por serem eficientes. Comumente, esses métodos iterativos são desenvolvidos e analisados à luz da análise matemática do espaço euclidiano n-dimensional, cuja natureza é de caráter local. Consequentemente, esses métodos levam a algoritmos iterativos que executam apenas buscas locais. Assim, a aplicação de tais algoritmos para o cálculo de minimizadores globais de uma função não linear, especialmente não-convexas e multimodais, depende fortemente da localização dos pontos de partida. O método de Otimização Global Topográfico (TGO) é um algoritmo de agrupamento, que utiliza uma abordagem baseada em conceitos elementares da teoria dos grafos, a fim de gerar bons pontos de partida para os métodos de busca local, a partir de pontos distribuídos de modo uniforme no interior da região viável. Neste trabalho, nós aplicamos uma versão recentemente revisada do método do TGO para resolver sistemas não lineares de equações com múltiplas raízes sujeitos a restrições de desigualdade. Além disso, para realizar as tarefas de busca local em conjuntos viáveis, usamos um método de pontos interiores. Nossa metodologia foi comparada com outros métodos que utilizam benchmarks da literatura, e os resultados indicaram que a presente abordagem é uma estratégia poderosa para encontrar todas as raízes de sistemas não-lineares. Em seguida, foi feita a aplicação deste método para a análise de estabilidade de fase em misturas termodinâmicas, que é um importante e difícil problema de otimização global da engenharia química.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:42:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JanainaImbiribaDaCosta.pdf: 1623766 bytes, checksum: 61114e2f2aab014ebee955e1203a0981 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T14:42:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao_JanainaImbiribaDaCosta.pdf: 1623766 bytes, checksum: 61114e2f2aab014ebee955e1203a0981 (MD5) Previous issue date: 2016-10-14Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoTopographical optimizationSystems of equationsStability analysisOtimização topográficaSistemas de equaçõesAnálise de estabilidadeOtimização matemáticaSistemas não-linearesDiagrama de fases TermodinâmicaMétodos de simulaçãoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADAOtimização global topográfica para solução de sistemas de equações não lineares restritos e aplicações à estabilidade de fases de misturas termodinâmicasTopographical global optimization for solution of nonlinear systems of equations with constraints and applications to the phase stability of thermodynamic mixturesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertacao_JanainaImbiribaDaCosta.pdfapplication/pdf1623766http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13830/1/Dissertacao_JanainaImbiribaDaCosta.pdf61114e2f2aab014ebee955e1203a0981MD511/138302024-02-27 15:26:52.181oai:www.bdtd.uerj.br:1/13830Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:26:52Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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