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The determination of critical points of mixtures is important for both practical and theoretical reasons in the modeling of phase behavior, especially at high pressure. The equations that describe the behavior of complex mixtures near critical points are highly nonlinear and with multiplicity of solutions to the critical point equations. Interval arithmetic can be used to reliably locate all the critical points of a given mixture. The method also verifies the nonexistence of a critical point if a mixture of a given composition does not have one. This study uses an interval Newton/Generalized Bisection algorithm that provides a mathematical and computational guarantee that all mixture critical points are located. The technique is illustrated using several example problems. These problems involve cubic equation of state models; however, the technique is general purpose and can be applied in connection with other nonlinear problems. La determinación de puntos críticos de mezclas es importante tanto por razones prácticas como teóricas en el modelamiento del comportamiento de fases, especialmente a presiones altas. Las ecuaciones que describen el comportamiento de mezclas complejas cerca del punto crítico son significativamente no lineales y con multiplicidad de soluciones para las ecuaciones del punto crítico. Aritmética de intervalos puede ser usada para localizar con confianza todos los puntos críticos de una mezcla dada. El método también verifica la no–existencia de un punto crítico si una mezcla de composición dada no tiene dicho punto. Este estudio usa un algoritmo denominado Newton–Intervalo/Bisección–Generalizada que provee una garantía matemática y computacional de que todos los puntos críticos de una mezcla han sido localizados.Estos problemas cubren los modelos de ecuaciones cúbicas de estado; sin embargo, la técnica es de propósito general y puede ser aplicada en el caso de otros problemas no lineales.

En este artículo se presenta un algoritmo para la solución numérica de sistemas de ecuaciones no lineales. Para este propósito el sistema de ecuaciones se convierte en una función de valor real para luego ser minimizada, en el sentido global, en un dominio inicial dado (una caja en n) usando análisis de intervalos. El algoritmo diseñado tiene la capacidad de determinar la existencia o no de soluciones al sistema de ecuaciones en una caja dada. Las soluciones del sistema de ecuaciones, si existen dentro de la caja dada, son expresadas mediante encerramientos por subcajas cuyo tamaño es menor que la exactitud establecida. No hay restricción acerca de la relación entre el número de ecuaciones y el número de incógnitas del sistema. Se realiza además un análisis de la convergencia del algoritmo y se muestran los resultados de su aplicación para algunos problemas de prueba.Abstract: In this paper an algorithm for the numerical solution of nonlinear equations systems is presented. For this purpose the system of equations becomes a function of real value which will be minimized, in the global sense, in a given initial domain (a box in n) using analysis of intervals. The designed algorithm has the ability to determine the existence or not of solutions to the system of equations in a given box. The solutions of the system of equations, if they exist inside the given box, are expressed by means of enclosures by sub-boxes whose size is smaller than the established accuracy. There is not restriction about the relationship between the number of equations and the number of unknowns of the system. It is also carried out an analysis of the convergence of the algorithm, and the results of their application are shown for some test problems. En este artículo se presenta un algoritmo para la solución numérica de sistemas de ecuaciones no lineales. Para este propósito el sistema de ecuaciones se convierte en una función de valor real para luego ser minimizada, en el sentido global, en un dominio inicial dado (una caja en n) usando análisis de intervalos. El algoritmo diseñado tiene la capacidad de determinar la existencia o no de soluciones al sistema de ecuaciones en una caja dada. Las soluciones del sistema de ecuaciones, si existen dentro de la caja dada, son expresadas mediante encerramientos por subcajas cuyo tamaño es menor que la exactitud establecida. No hay restricción acerca de la relación entre el número de ecuaciones y el número de incógnitas del sistema. Se realiza además un análisis de la convergencia del algoritmo y se muestran los resultados de su aplicación para algunos problemas de prueba.Abstract: In this paper an algorithm for the numerical solution of nonlinear equations systems is presented. For this purpose the system of equations becomes a function of real value which will be minimized, in the global sense, in a given initial domain (a box in n) using analysis of intervals. The designed algorithm has the ability to determine the existence or not of solutions to the system of equations in a given box. The solutions of the system of equations, if they exist inside the given box, are expressed by means of enclosures by sub-boxes whose size is smaller than the established accuracy. There is not restriction about the relationship between the number of equations and the number of unknowns of the system. It is also carried out an analysis of the convergence of the algorithm, and the results of their application are shown for some test problems.

En este artículo se presenta un algoritmo para la solución numérica de sistemas de ecuaciones no lineales. Para este propósito el sistema de ecuaciones se convierte en una función de valor real para luego ser minimizada, en el sentido global, en un dominio inicial dado (una caja en n) usando análisis de intervalos. El algoritmo diseñado tiene la capacidad de determinar la existencia o no de soluciones al sistema de ecuaciones en una caja dada. Las soluciones del sistema de ecuaciones, si existen dentro de la caja dada, son expresadas mediante encerramientos por subcajas cuyo tamaño es menor que la exactitud establecida. No hay restricción acerca de la relación entre el número de ecuaciones y el número de incógnitas del sistema. Se realiza además un análisis de la convergencia del algoritmo y se muestran los resultados de su aplicación para algunos problemas de prueba. In this paper an algorithm for the numerical solution of nonlinear equations systems is presented. For this purpose the system of equations becomes a function of real value which will be minimized, in the global sense, in a given initial domain (a box in n) using analysis of intervals. The designed algorithm has the ability to determine the existence or not of solutions to the system of equations in a given box. The solutions of the system of equations, if they exist inside the given box, are expressed by means of enclosures by sub-boxes whose size is smaller than the established accuracy. There is not restriction about the relationship between the number of equations and the number of unknowns of the system. It is also carried out an analysis of the convergence of the algorithm, and the results of their application are shown for some test problems. Em este artigo apresenta-se um algoritmo para a solução numérica de sistemas de equações não lineares. Para este propósito o sistema de equações converte-se em uma função de valor real para logo ser minimizada, no sentido global, em um domínio inicial dado (uma caixa em n) usando análise de intervalos. O algoritmo desenhado tem a capacidade de determinar a existência ou não de soluções ao sistema de equações em uma caixa dada. As soluções do sistema de equações, se existirem dentro da caixa dada, são expressas mediante fechamentos por subcaixas cujo tamanho é menor que a exatidão estabelecida. Não há restrição a respeito da relação entre o número de equações e o número de incógnitas do sistema. Realiza-se ademais uma análise da convergência do algoritmo e mostram-se os resultados de sua aplicação para alguns problemas de prova.

En este artículo se presenta un algoritmo para la solución numérica de sistemas de ecuaciones no lineales. Para este propósito el sistema de ecuaciones se convierte en una función de valor real para luego ser minimizada, en el sentido global, en un dominio inicial dado (una caja en n) usando análisis de intervalos. El algoritmo diseñado tiene la capacidad de determinar la existencia o no de soluciones al sistema de ecuaciones en una caja dada. Las soluciones del sistema de ecuaciones, si existen dentro de la caja dada, son expresadas mediante encerramientos por subcajas cuyo tamaño es menor que la exactitud establecida. No hay restricción acerca de la relación entre el número de ecuaciones y el número de incógnitas del sistema. Se realiza además un análisis de la convergencia del algoritmo y se muestran los resultados de su aplicación para algunos problemas de prueba. In this paper an algorithm for the numerical solution of nonlinear equations systems is presented. For this purpose the system of equations becomes a function of real value which will be minimized, in the global sense, in a given initial domain (a box in n) using analysis of intervals. The designed algorithm has the ability to determine the existence or not of solutions to the system of equations in a given box. The solutions of the system of equations, if they exist inside the given box, are expressed by means of enclosures by sub-boxes whose size is smaller than the established accuracy. There is not restriction about the relationship between the number of equations and the number of unknowns of the system. It is also carried out an analysis of the convergence of the algorithm, and the results of their application are shown for some test problems.

La tesis pretende explorar acercamientos computacionalmente confiables y eficientes de contractivo MPC para sistemas de tiempo discreto. Dos tipos de contractivo MPC han sido estudiados: MPC con coacción contractiva obligatoria y MPC con una secuencia contractiva de conjuntos controlables. Las técnicas basadas en optimización convexa y análisis de intervalos son aplicadas para tratar MPC contractivo lineal y no lineal, respectivamente. El análisis de intervalos clásicos es ampliado a zonotopes en la geometría para diseñar un conjunto invariante de control terminal para el modo dual de MPC. También es ampliado a intervalos modales para tener en cuenta la modalidad al calcula de conjuntos controlables robustos con una interpretación semántica clara. Los instrumentos de optimización convexa y análisis de intervalos han sido combinados para mejorar la eficacia de contractive MPC para varias clases de sistemas de tiempo discreto inciertos no lineales limitados. Finalmente, los dos tipos dirigidos de contractivo MPC han sido aplicados para controlar un Torneo de Fútbol de Copa Mundial de Micro Robot (MiroSot) y un Tanque-Reactor de Mezcla Continua (CSTR), respectivamente., The thesis aims to explore computationally reliable and efficient approaches of contractive MPC for discrete-time systems. Two types of contractive MPC have been studied: MPC with compulsory contractive constraint and MPC with a contractive sequence of controllable sets. Techniques based on convex optimization and interval analysis are applied to deal with linear and nonlinear contractive MPC, respectively. Classical interval analysis is extended to zonotopes in geometry for designing a terminal control invariant set in the dual-mode approach of MPC. It is also extended to modal intervals in modality for computing robust controllable sets with a clear semantic interpretation. The tools of convex optimization and interval analysis have been combined further to improve the efficiency of contractive MPC for various kinds of constrained nonlinear uncertain discrete-time systems. Finally, the addressed two types of contractive MPC have been applied to control a Micro Robot World Cup Soccer Tournament (MiroSot) robot and a Continuous Stirred-Tank Reactor (CSTR), respectively.

Les restriccions reals quantificades (QRC) formen un formalisme matemàtic utilitzat per modelar un gran nombre de problemes físics dins els quals intervenen sistemes d'equacions no-lineals sobre variables reals, algunes de les quals podent ésser quantificades. Els QRCs apareixen en nombrosos contextos, com l'Enginyeria de Control o la Biologia.La resolució de QRCs és un domini de recerca molt actiu dins el qual es proposen dos enfocaments diferents: l'eliminació simbòlica de quantificadors i els mètodes aproximatius. Tot i això, la resolució de problemes de grans dimensions i del cas general, resten encara problemes oberts.Aquesta tesi proposa una nova metodologia aproximativa basada en l'Anàlisi Intervalar Modal, una teoria matemàtica que permet resoldre problemes en els quals intervenen quantificadors lògics sobre variables reals.Finalment, dues aplicacions a l'Enginyeria de Control són presentades. La primera fa referència al problema de detecció de fallades i la segona consisteix en un controlador per a un vaixell a vela., A Quantified Real Constraint (QRC) is a mathematical formalism that is used to model many physical problems involving systems of nonlinear equations linking real variables, some of them affected by logical quantifiers. QRCs appear in numerous contexts, such as Control Engineering or Biology. QRC solving is an active research domain for which two radically different approaches are proposed: the symbolic quantifier elimination and the approximate methods. However, solving large problems within a reasonable computational time and solving the general case, still remain open problems. This thesis proposes a new approximate methodology based on Modal Interval Analysis (MIA), a mathematical theory that allows solving in an elegant way, problems involving logical quantifiers over real variables.Finally, two control engineering applications are presented. The first refers to the problem of fault detection and the second consists of the realization of a controller for a sailboat.