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Hybrid motion planning approach for robot dexterous hands

Caurin, Glauco Augusto de Paula; PEDRO, Leonardo M.
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica
Português
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36.19%
This paper presents a manipulation planning approach for robot hands that enables the generation of finger trajectories. The planner is based on a hybrid approach that combines discrete-continuous kinematics using a fully discrete transition system. One of the main contributions of this work consists in the representation of the universe of different submodel combinations, as states in a discrete transition system. The manipulated object geometry is taken into account and the system composed by the object and the hand is modeled as a set of closed kinematical chains. The methodology enables the synthesis of complex manipulation trajectories, when one or more fingers change the contact condition with the object. Contact condition changes include rolling contact, sliding contact, contact loss and contact establishment. Tests were carried out employing a three finger manipulation task in computer simulations and with an experimental setup.

Planejamento de movimento cinemático-dinâmico para robôs móveis com rodas deslizantes; Motion planning for kinematic-dynamic mobile robots with wheels sliding

Vaz, Daniel Alves Barbosa de Oliveira
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/11/2011 Português
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36.39%
O planejamento de movimento é um dos problemas fundamentais em navegação autônoma para robôs móveis. Uma vez planejado o caminho, o robô executa o acompanhamento da trajetória, frequentemente, com o auxílio de um controlador em malha fechada. Este controlador tem o objetivo de minimizar os erros de acompanhamento, a fim de que a trajetória executada se aproxime da trajetória planejada. Entretanto a maioria dos planejadores de movimento não levam em consideração o modelo dinâmico do robô, dificultando assim o trabalho do controlador que executa o acompanhamento da trajetória. Incluindo as restrições cinemáticas e dinâmicas do modelo do robô, o custo computacional durante a fase de planejamento de trajetória será mais alto. Isto ocorre pois são necessárias mais variáveis para representar o espaço de estados do robô. No entanto ao levar em consideração tais restrições durante a fase de planejamento, as trajetórias geradas serão factíveis de serem acompanhadas. Os planejadores probabilísticos de movimento podem ser usados para minimizar o impacto do alto custo computacional, devido ao aumento de variáveis que representam o espaço de estados. Tais planejadores também são chamados de planejadores de movimento baseados em amostragem. A busca por um caminho livre de colisões entre dois estados é feito de maneira aleatória. Caso exista uma solução...

Planejamento cinemático-dinâmico de movimento com desvio local de obstáculos utilizando malhas de estados; Kinematic-dynamic motion planning with local deviation of obstacles using lattice states

Magalhães, André Chaves
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 06/06/2013 Português
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36.13%
Planejamento de movimento tem o propósito de determinar quais movimentos o robô deve realizar para que alcance posições ou configurações desejadas no ambiente sem que ocorram colisões com obstáculos. É comum na robótica móvel simplificar o planejamento de movimento representando o robô pelas coordenadas do seu centro e desconsiderando qualquer restrição cinemática e dinâmica de movimento. Entretanto, a maioria dos robôs móveis possuem restrições cinemáticas não-holonômicas, e para algumas tarefas e robôs, é importante considerar tais restrições juntamente com o modelo dinâmico do robô na tarefa de planejamento. Assim é possível determinar um caminho que possa ser de fato seguido pelo robô. Nesse trabalho é proposto um método de planejamento cinemático-dinâmico que permite planejar trajetórias para robôs móveis usando malhas de estados. Essa abordagem considera a cinemática e a dinâmica do robô para gerar trajetórias possíveis de serem executadas e livre de colisões com obstáculos. Quando obstáculos não representados no mapa são detectados pelos sensores do robô, uma nova trajetória é gerada para desviar desses obstáculos. O planejamento de movimento utilizando malhas de estados foi associado a um algoritmo de desvio de obstáculos baseado no método da janela dinâmica (DWA). Esse método é responsável pelo controle de seguimento de trajetória...

Detecção e classificação de obstáculos aplicados ao planejamento de trajetórias para veículos de passeio em ambiente urbano; Detection and Classification of Obstacles apply to Path Planning for Passenger Vehicles in Urban Environment

Megda, Poliane Torres
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/10/2011 Português
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36.11%
Todos os dias a quantidade de veículos nas estradas em todo o mundo está aumentando. Este crescimento combinado com a negligência dos motoristas e alguns fatores externos, tais como estradas mal conservadas e condições climáticas adversas resultaram em um enorme aumento na quantidade de acidentes e, conseqüentemente, de mortes. Atualmente muitos grupos de pesquisa e empresas automotivas estão desenvolvendo e adaptando tecnologias que podem ser incorporadas nos veículos para reduzir esses números. Um exemplo interessante dessas tecnologias é a detecção e classificação de obstáculos móveis (veículos, pessoas, etc.) em ambientes urbanos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de algoritmos para identificação, rastreamento e previsão de obstáculos móveis, determinação de direções proibidas para tráfego do veículo e cálculo de trajetórias livres de colisões. Para isso, foram utilizados dados do sistema de medidas de distância, SICK LMS 291-S05, para monitorar o ambiente a frente do veículo de teste (um automóvel de passeio modificado). Com base nesses dados foi realizado um tratamento computacional através da técnica de Trackers para classificar todos os obstáculos detectados em duas classes principais: os obstáculos estáticos e móveis. Uma vez identificado o obstáculo...

Planejamento de movimento para pedestres utilizando campos potenciais; Pedestrian motion planning using potential fields

Dapper, Fábio
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Sul Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
Português
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36.35%
A simulação de pedestres representados como humanos virtuais em um mundo sintético é de grande interesse em áreas como cinema, arquitetura e jogos. Esta atividade pode ser definida como navegação em ambientes virtuais e envolve principalmente a especificação do ambiente, a definição da posição inicial do agente, assim como sua posição final (ou objetivo). Tendo estes parâmetros definidos, um algoritmo de planejamento de movimento, ou de caminhos, em particular, pode ser usado para encontrar uma trajetória a ser seguida por ele. Entretanto, em um mundo real, se considerar-se várias pessoas, todas na mesma posição inicial e procurando atingir o mesmo objetivo, cada uma seguirá por um caminho diferente. Ou seja, para uma mesma tarefa, a estratégia utilizada por cada pessoa para alcançar seu objetivo vai depender de sua constituição física, personalidade, humor e raciocínio. Levando em consideração estas questões, este trabalho apresenta um estudo sobre planejamento de movimento para pedestres. Como resultado prático foi desenvolvido um planejador que fornece trajetórias suaves e variadas. As trajetórias são dependentes de características individuais de cada agente, que podem ser alteradas dinâmicamente. O método adotado é baseado na utilização de campos potenciais gerados pela solução numérica de problemas de valores de contorno envolvendo a equação de Laplace (funções harmônicas) e o problema de Sturm-Liouville. Campos potenciais gerados desta forma produzem caminhos suaves e são livres de mínimos locais. O comportamento de cada agente é determinado pela alteração de seu campo potencial individual...

Estrategias de decisão para o planejamento de circulação de trens em tempo real; Decision making strategies for real time trains movement planning

Alexandre Tazoniero
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 29/06/2007 Português
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36.12%
O transporte ferroviário tem grande participação no transporte de cargas e passageiros em todo o mundo. No Brasil a malha ferroviária sofreu um processo de abandono e deterioração no período de 1960 a 1990. A partir de 1990 a privatização da rede ferroviária nacional iniciou uma retomada de investimentos e nos últimos anos à demanda por transporte ferroviário vem crescendo significativamente. É necessário, então, que os recursos da ferrovia sejam utilizados de maneira eficiente para atender a crescente demanda, o que exige planejamento estratégico, táctico e operacional. No nível operacional uma das principais etapas e também umas das mais carentes de ferramentas computacionais é o Planejamento de Circulação de trens. O processo operacional de uma ferrovia é dinâmico, sujeito a inúmeras interferências imprevisíveis e uma ferramenta computacional para o apoio ao planejamento de circulação de trens deve fornecer soluções com tempo de processamento compatível com essa realidade. Este trabalho propõe algoritmos para o planejamento de circulação de trens em tempo real, utilizando metodologias de inteligência computacional e conjuntos nebulosos. Um algoritmo objetiva decidir localmente a preferência entre trens concorrendo pelo uso de um segmento de linha singela de modo a seguir uma referência de percurso fornecida por algum algoritmo de otimização ou por um especialista. Outro algoritmo decide...

Planejamento e rastreamento de trajetorias e controle de posição atraves de algoritmos geneticos e redes neurais artificiais; Planning and tracking of trajectories and position control by genetic algorithms and artificial neural networks

Dionne Cavalcante Monteiro
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 17/10/2003 Português
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46.35%
Neste trabalho os algoritmos genéticos e as redes neurais artificiais, técnicas de inteligência artificial, são empregadas para algumas das tarefas que podem ser realizadas por um braço de robô. Inicialmente os algoritmos genéticos são empregados para o controle de trajetória de um robô em um espaço de trabalho que possui a presença de um obstáculo. Operações como crossover e mutação são apresentadas, principalmente por estar-se tratando de trajetórias que são formadas por segmentos de retas. As redes neurais artificiais são testadas no controle direto de dois processos reais usados como paradigma: uma mesa XY e um pêndulo invertido acionado. Para tais processos, é utilizada uma estrutura bastante simplificada, onde a rede neural artificial fornece um ganho para o controlador proporcional que calcula o sinal de controle a ser aplicado. O erro do processo serve para treinar a rede neural sem ser considerado nenhum tipo de treinamento anterior, ou seja, todo o controle neural é executado em tempo real, além disso, uma função determina a taxa de aprendizagem do algoritmo back-propagation em função dos erro existentes nas malhas de controle dos processos. Como existem diversas variáveis para tais controladores neurais...

Hybrid motion planning approach for robot dexterous hands

Caurin,Glauco A. P.; Pedro,Leonardo M.
Fonte: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM Publicador: Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas - ABCM
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/2009 Português
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36.19%
This paper presents a manipulation planning approach for robot hands that enables the generation of finger trajectories. The planner is based on a hybrid approach that combines discrete-continuous kinematics using a fully discrete transition system. One of the main contributions of this work consists in the representation of the universe of different submodel combinations, as states in a discrete transition system. The manipulated object geometry is taken into account and the system composed by the object and the hand is modeled as a set of closed kinematical chains. The methodology enables the synthesis of complex manipulation trajectories, when one or more fingers change the contact condition with the object. Contact condition changes include rolling contact, sliding contact, contact loss and contact establishment. Tests were carried out employing a three finger manipulation task in computer simulations and with an experimental setup.

Planejamento de trajetórias robóticas utilizando B-splines; Robotics trajectory planning using B-spline

Ferreira, Werley Rocherter Borges
Fonte: Universidade Federal de Uberlândia Publicador: Universidade Federal de Uberlândia
Tipo: Dissertação
Português
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36.37%
Planejamento de trajetórias robóticas consiste em especificar o caminho que o elemento terminal do robô deve passar para realizar uma determinada tarefa. O planejamento de trajetórias pode ser realizado no domínio da tarefa ou no domínio das articulações. Seja qual for o domínio que as trajetórias são planejadas, elas devem ser definidas por uma função de ajuste de curva, tais como aproximação ou interpolação dos pontos que as definem. Muitos estudos de ajuste de curva têm sido realizados, procurando obter curvas suaves, de forma que a curva de referência promova o movimento do robô o mais suave possível. A utilização de curvas suaves em trajetórias robóticas evita vibrações do robô ao longo da trajetória, desgaste dos atuadores e erro de “tracking”. Para que uma trajetória seja suave ela deve possuir, pelo menos, continuidade de posição, velocidade e aceleração. Curvas como polinomiais, Hermite por partes e splines são utilizadas freqüentemente em trajetórias de sistemas multi-eixos. Para trajetórias multipontos a spline é a curva comumente utilizada, porém se um ponto desta curva for alterado o perfil de toda a curva se altera. Para evitar este tipo de problema, alguns autores utilizam B-spline...

Outdoor navigation: time-critical motion planning for nonholonomic mobile robots.

Mohamad Hashim, Mohd Sani
Fonte: Universidade de Adelaide Publicador: Universidade de Adelaide
Tipo: Tese de Doutorado
Publicado em //2014 Português
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36.28%
The question of timing in mobile robot navigation still remains an area of research not thoroughly investigated. In certain situations, a mobile robot may need not only to reach a desired location safely, but to arrive at that location at a specified time. Such a situation may have significant ramifications for applications to which a robot is tasked, for example patrolling large areas, delivering goods or coordinating multiple mobile robots. Thus, it is important for a mobile robot to be able to plan its trajectories and movements in order to navigate from initial location to a final destination whilst considering timing, orientation and velocity. Furthermore, it should also be able to detect and avoid any obstacles encountered in its path during navigating through the environment. The aim of this research is therefore to develop a time-critical motion planning algorithm, which includes planning the trajectory, position and orientation of a mobile robot, with obstacle avoidance capability for a single or multiple nonholonomic mobile robots. In addition, the mobile robot should be able to replan its original trajectories in order to ‘make up’ any loss of time caused by avoiding obstacles. An Ackermann car-like robot has been considered specifically during the development stage...

Path Planning for Mobile Robot Navigation using Voronoi Diagram and Fast Marching

Garrido Bullón, Luis Santiago; Moreno Lorente, Luis Enrique; Blanco Rojas, Dolores; Jurewicz, Piotr Pawel
Fonte: CSC Publishers Publicador: CSC Publishers
Tipo: info:eu-repo/semantics/publishedVersion; info:eu-repo/semantics/article
Publicado em 04/04/2011 Português
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36.12%
For navigation in complex environments, a robot need s to reach a compromise between the need for having efficient and optimized trajectories and t he need for reacting to unexpected events. This paper presents a new sensor-based Path Planner w hich results in a fast local or global motion planning able to incorporate the new obstacle information. In the first step the safest areas in the environment are extracted by means of a Vorono i Diagram. In the second step the Fast Marching Method is applied to the Voronoi extracted a reas in order to obtain the path. The method combines map-based and sensor-based planning o perations to provide a reliable motion plan, while it operates at the sensor frequency. The m ain characteristics are speed and reliability, since the map dimensions are reduced to an almost uni dimensional map and this map represents the safest areas in the environment for moving the robot. In addition, the Voronoi Diagram can be calculated in open areas, and with all kind of shaped obstacles, which allows to apply the proposed planning method in complex environments wher e other methods of planning based on Voronoi do not work.; This work has been supported by the CAM Project S2009/DPI-1559/ROBOCITY2030 II

Robot formation motion planning using Fast Marching

Garrido Bullon, Luis Santiago; Moreno, Luis; Lima, Pedro U.
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: info:eu-repo/semantics/acceptedVersion; info:eu-repo/semantics/article
Publicado em /09/2011 Português
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36.19%
This paper presents the application of the Voronoi Fast Marching (VFM) method to path planning of mobile formation robots. The VFM method uses the propagation of a wave (Fast Marching) operating on the world model to determine a motion plan over a viscosity map (similar to the refraction index in optics) extracted from the updated map model. The computational efficiency of the method allows the planner to operate at high rate sensor frequencies. This method allows us to maintain good response time and smooth and safe planned trajectories. The navigation function can be classified as a type of potential field, but it has no local minima, it is complete (it finds the solution path if it exists) and it has a complexity of order n(O(n)), where n is the number of cells in the environment map. The results presented in this paper show how the proposed method behaves with mobile robot formations and generates trajectories of good quality without problems of local minima when the formation encounters non-convex obstacles.; This work has been supported by the CAM Project S2009/DPI-1559/ROBOCITY2030 II, developed by the research team RoboticsLab at the University Carlos III of Madrid.

The path to efficiency: fast marching method for safer, more efficient mobile robot trajectories

Valero-Gómez, Alberto; Gómez González, Javier Victorio; Garrido Bullón, Luis Santiago; Moreno, Luis
Fonte: IEEE Publicador: IEEE
Tipo: info:eu-repo/semantics/acceptedVersion; info:eu-repo/semantics/article
Publicado em /12/2013 Português
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36.11%
This article provides a comprehensive view of the novel fast marching (FM) methods we developed for robot path planning. We recall some of the methods developed in recent years and present two improvements upon them: the saturated FM square (FM2) and an heuristic optimization called the FM2 star (FM2*) method. The saturated variation of the existing saturated FM2 provides safe paths that avoid unnecessarily long trajectories (like those computed using the Voronoi diagram). FM2* considerably reduces the computation time. As a result, these methods provide not only a trajectory but also an associated control speed for the robot at each point of the trajectory. The proposed methods are complete; if there is a valid trajectory, it will always be found and will always be optimal in estimated completion time.; Comunidad de Madrid. S2009/DPI-1559/ROBOCITY2030 II

Dexterous robotic motion planning using intelligent algorithms

Arismendi Gutiérrez, César Augusto
Fonte: Universidade Carlos III de Madrid Publicador: Universidade Carlos III de Madrid
Tipo: Tese de Doutorado
Português
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36.32%
The fundamental purpose of robots is to help humans in a variety of difficult tasks, enabling people to increase their capabilities of strength, energy, speed, memory, and to operate in hazardous environments and many other applications. Service robots, more precisely mobile manipulators, incorporate one or two robotic arms and a mobile base, and must accomplish complex manipulations tasks, interacting with tools or objects and navigating through cluttered environments. To this end, the motion planning problem plays a key role in the ahead calculation of robot movements to interact with its world and achieve the established goals. The objective of this work is to design various motion planning methods in order to improve the autonomy of MANFRED-2, which is a mobile robot fully developed by the Robotics Lab research group of the Systems Engineering and Automation Department of the Carlos III University of Madrid. Mobile robots need to calculate accurate paths in order to navigate and interact with objects throughout their surrounding area. In this work, we have developed motion planning algorithms for both navigation and manipulation. The presented algorithms for path planning are based on the Fast Marching Square method and include a replanner with subgoals...

Planning robot formations with fast marching square including uncertainty conditions

Gómez González, Javier Victorio; Lumbier, Alejandro; Garrido, Santiago; Moreno, Luis Enrique
Fonte: Elsevier Publicador: Elsevier
Tipo: info:eu-repo/semantics/acceptedVersion; info:eu-repo/semantics/article
Publicado em /02/2013 Português
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36.13%
This paper presents a novel algorithm to solve the robot formation path planning problem working under uncertainty conditions such as errors the in robot's positions, errors when sensing obstacles or walls, etc. The proposed approach provides a solution based on a leader-followers architecture (real or virtual leaders) with a prescribed formation geometry that adapts dynamically to the environment. The algorithm described herein is able to provide safe, collision-free paths, avoiding obstacles and deforming the geometry of the formation when required by environmental conditions (e.g. narrow passages). To obtain a better approach to the problem of robot formation path planning the algorithm proposed includes uncertainties in obstacles' and robots' positions. The algorithm applies the Fast Marching Square (FM2) method to the path planning of mobile robot formations, which has been proved to work quickly and efficiently. The FM2 method is a path planning method with no local minima that provides smooth and safe trajectories to the robots creating a time function based on the properties of the propagation of the electromagnetic waves and depending on the environment conditions. This method allows to easily include the uncertainty reducing the computational cost significantly. The results presented here show that the proposed algorithm allows the formation to react to both static and dynamic obstacles with an easily changeable behavior.; This work is included in the project number DPI2010-17772 funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation and has been supported by the CAM Project S2009/DPI-1559/ROBOCITY2030 II...

A surface integral approach to the motion planning of nonholonomic systems

Mukherjee, Ranjan.
Fonte: Monterey, California. Naval Postgraduate School Publicador: Monterey, California. Naval Postgraduate School
Tipo: Relatório Formato: 1 v. (various pagings) : ill. ; 28 cm.
Português
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36.23%
Nonholonomic mechanical systems are governed by constraints of motion that are nonintegrable differential expressions. Unlike holonomic constraints, these differential constraints do not reduce the number of dimensions of the configuration space of a system. Therefore, a nonholonomic system can access a configuration space of dimension higher than the number of degrees of freedom of the system. In this paper, we develop an algorithm for planning admissible trajectories for nonholonomic systems that will take the system from one point in its configuration space to another. In our algorithm we first converge the independent variables to their desired values and then use closed trajectories of the independent variables to converge the dependent variables. We use Stokes's theorem in our algorithm to convert the problem of finding a closed path into that of finding a surface area in the space of the independent variables, such that the dependent variables converge to their desired values as the independent variables traverse along the boundary of this surface area. The use of Stokes's theorem simplifies the motion planning problem and also imparts global characteristics. The salient features of our algorithm are apparent in the two examples that we discuss - a planar space robot and a disk rolling without slipping on a flat surface; Prepared for: the Department of Mechanical Engineering...

Collision-Free Multi-UAV Optimal Path Planning and Cooperative Control for Tactical Applications

Bollino, Kevin P.; Lewis, L. Ryan
Fonte: The American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) Publicador: The American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
Tipo: Conference Paper
Português
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36.06%
The article of record as published may be located at http://arc.aiaa.org; Approved for public display, distribution unlimited; AIAA Guidance, Navigation and Control Conference and Exhibit 18 - 21 August 2008, Honolulu, Hawaii; Stemming from previous work that addressed the optimal path planning of an unmanned aerial vehicle (UAV) in obstacle-rich environments, this paper demonstrates the approach's scalability to that of a multi-UAV application. The proposed concept, based on optimal control techniques and Pseudospectral methods, offers the improved system flexibility and autonomy demanded by UAV tactical missions in urban areas. As demonstrated, employing optimal control methods for path planning problems provides a simplistic yet powerful capability of flight trajectory optimization that includes simultaneous collision avoidance between vehicles and terrain obstacles. Departing from traditional techniques that harbor non-optimal architectures, the employed method facilitates real-time, onboard computations that may potentially improve overall system performance. Recent developments in the field of optimal control theory point at an emerging paradigm shift that may involve less dependency on the typical inner-loop control. Extending these developments...

Discrete Search Optimization for Real-Time Path Planning in Satellites

Mays, Millie
Fonte: Universidade Rice Publicador: Universidade Rice
Tipo: Thesis; Text Formato: application/pdf
Português
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36.19%
This study develops a discrete search-based optimization method for path planning in a highly nonlinear dynamical system. The method enables real-time trajectory improvement and singular configuration avoidance in satellite rotation using Control Moment Gyroscopes. By streamlining a legacy optimization method and combining it with a local singularity management scheme, this optimization method reduces the computational burden and advances the capability of satellites to make autonomous look-ahead decisions in real-time. Current optimization methods plan offline before uploading to the satellite and experience high sensitivity to disturbances. Local methods confer autonomy to the satellite but use only blind decision-making to avoid singularities. This thesis' method seeks near-optimal trajectories which balance between the optimal trajectories found using computationally intensive offline solvers and the minimal computational burden of non-optimal local solvers. The new method enables autonomous guidance capability for satellites using discretization and stage division to minimize the computational burden of real-time optimization.

A Modeling Tool for Fuel Price Risk Management in Power Generation Portfolio Planning

Sercy, Kenneth
Fonte: Universidade Duke Publicador: Universidade Duke
Tipo: Masters' project
Publicado em 25/04/2012 Português
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36.12%
Power plants are significant capital investments whose returns are largely determined by such uncertain factors as future fuel prices and environmental regulations. Traditionally regulated utilities in the United States initiate power plant investment decisions through a process called Integrated Resource Planning (IRP). The aim of this centralized planning approach is to comprehensively assess both supply-side and demand-side options for satisfying load in the utility’s service territory over the next 20-30 years, and to establish a road map of actions that will serve load at least cost while adhering to reliability standards. Given the current level of uncertainty associated with many types of power plant investments, industry experts have identified a need for innovative planning practices within the IRP framework that can highlight resource tradeoffs, consider a variety of outcome metrics, and test a broader range of resource portfolios. This document describes the development and evaluation of a decision tool that is capable of capturing the tradeoff between upfront capital costs and fuel price risk in power plant investment decisions. An adaptation of mean-variance portfolio theory (MVP), a financial risk management framework...

Tools for Comprehensive Proactive Planning: Backcasting Long-Term Water Supply Scenarios for a Large Southeastern River

Perry, Margaret
Fonte: Universidade Duke Publicador: Universidade Duke
Tipo: Masters' project
Publicado em 25/04/2014 Português
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36.16%
Approaches to water planning are increasingly collaborative, watershed-scale, and focused on adaptive management. Such approaches are difficult to implement under the conditions of low certainty and control that typify large watersheds over long time horizons. To achieve comprehensive proactive planning, a toolbox of techniques is needed that can help incorporate new information into plans as the appropriate implementation, framing, and context of management shifts. This study investigated backcasting as one such complementary technique to current water planning strategies. Backcasting is a planning technique in which participants reconstruct sequences of events that connect future scenarios to near-term actions. This process helps managers to consider a range of possible system futures, links future scenarios to present actions, and understand the policy changes needed. To test this technique, I designed and facilitated a backcasting workshop using participatory methods modified from those used in a similar, larger process in the European Union. I conducted the workshop once with graduate students and once with policy and management experts in the Cape Fear River basin of North Carolina. The participants used backcasting to articulate several plausible trajectories for water supply in the basin over a 60 year time horizon. Each backcasted trajectory began with a different endpoint scenario for the basin economy and patterns of land use in 2075. Results confirm that backcasting is useful for identifying priority actions and potential obstacles to desirable outcomes...