Metodologia de otimização em dois níveis para a geração de sinal sub-ótimo de excitação e estimação de parâmetros de sistemas não lineares restritos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Costa, Exuperry Barros
• Orientador(a): Honório, Leonardo de Mello
• Banca de defesa: Marques, André Luis , Santiago, Augusto, Fernandes, Daniel de almeida , Coimbra, Anibal Castilho , Pereira, Guilherme Augusto Silva
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Sistemas não-lineares; Optimal input design; Optimal paramter estimation; Safety barier interior point; Particle swarm optimization; Nonlinear systems
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6092

O presente trabalho propõe uma nova metodologia de Geração de Sinal Sub-Ótimo de Excitação e Estimação Ótima de Parâmetros de sistemas não lineares. É proposto que a avaliação de cada sinal deva considerar, entre outros fatores, a diferença entre os parâmetros reais da planta e os obtidos pela estimação. Entretanto esta métrica não é trivial de ser obtida uma vez que os valores reais são desconhecidos. Para tanto é adotada a hipótese de que, se um sistema real puder ser razoavelmente aproximado por uma caixa branca, é possível utilizar este modelo como referência para indicar o impacto de um sinal sobre a estimação paramétrica. Desta forma, é utilizada uma metodologia de otimização dividida em dois níveis: (i) Nível Interno; para um dado sinal de excitação um método de otimização não linear busca o conjunto ótimo de parâmetros que minimiza o erro entre os sinais de saída do modelos original e do de referência. (ii) No nível externo um método de otimização baseado em meta-heurística é responsável por encontrar o melhor sinal de excitação com base na função custo composta de uma soma ponderada de métricas que consideram o erro entre os sinais de saída do modelo otimizado e do de referência, a diferença quadrática entre seus parâmetros, e o custo em relação ao tempo e espaço necessários para executar o experimento. Portanto, a aplicação da metodologia proposta vem suprir a necessidade de estimar sistemas não lineares apropriadamente, encontrando um conjunto de parâmetros capaz de generalizar o comportamento do sistema real, através de um sinal de excitação que cumpra requisitos práticos do processo. A eficácia da metodologia proposta é analisada em detalhes através de resultados obtidos utilizando sistemas de fluídos, sistemas caóticos e de robótica móvel, tanto sobre rodas quanto subaquática.