Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-25Bitstream added on 2014-11-10T11:58:01Z : No. of bitstreams: 1 000794484.pdf: 4606369 bytes, checksum: 3b03f3088fb54f098f7565bc5b9ad8da (MD5) / Nesta tese apresentam-se resultados para a estabilidade robusta de sistemas lineares sujeitos a incertezas paramétricas do tipo politópicas, variantes no tempo (do inglês Linear Parameter Varying - LPV). De início, expõe-se um método aprimorado para o projeto com otimização da norma de controladores robustos via desigualdades matriciais lineares (do inglês Linear Matrix Inequalitites - LMIs), com base na teoria de estabilidade segundo Lyapunov. Esta nova formulação foi manipulada utilizando o lema de Finsler, e permitiu encontrar melhores resultados de factibilidade com o acréscimo de matrizes extras e redução do número de LMIs. Neste novo equacionamento houve a inclusão do índice de desempenho da taxa de decaimento, responsável por diminuir o tempo de duração do período transitório, e também da otimização da norma dos controladores, responsável por menores ganhos mantendo a mesma eficiência dos requisitos de projeto. Devido a importantes resultados da literatura para o projeto de controladores robustos com incertezas variantes no tempo, optou-se por explorar o projeto de controladores dinâmicos chaveados, inovando-se no tocante ao acréscimo da taxa de decaimento e à otimização da norma dos controladores chaveados, o que possibilitou encontrar melhores resultados de implementação. Por fim, foram propostos critérios menos conservadores para a análise de estabilidade e projeto de controladores chaveados, utilizando funções de Lyapunov quadráticas por partes do tipo mínimo. A vantagem desse procedimento está no aumento dos parâmetros de relaxação porém, concebido através de formulações baseadas em desigualdades matriciais bilineares (do inglês Bilinear Matrix Inequalitites - BMIs), nos quais os termos e se encontram no produto entre variáveis escalares de otimização e matrizes, que também são variáveis do procedimento de otimização. Apresentam-se, no corpo do texto, exemplos numéricos e ... / This thesis presents results for robust stability of linear systems subject to polytopic timevarying parametric uncertainties (LPV). To start with, an improved method for the optimal gain design of robust controllers via Linear Matrix Inequalities (LMI), based on Lyapunov stability theory is presented. This new formulation was manipulated using the Finsler lemma, which enabled finding better feasibility results with the addition of extra matrices and reducing the number of LMIs. In this new equation it was included the decay rate performance index, responsible for reducing the transitional period time, as well as the controllers norm optimization, responsible for lower gains while maintaining the same project requirements efficiency. Then, due to important results in literature regarding the design of robust controllers with time-varying uncertainties, the design of switched dynamic controllers was explored by including the decay rate index and the optimization of the switched controllers norm in the equation, which allowed finding better implementation results. Finally, less conservative criteria were proposed for stability analysis and design of switched controllers using minimum-type piecewise quadratic Lyapunov functions. The advantage of this procedure lies in the increase of relaxation parameters, however, designed through formulations based on Bilinear Matrix Inequalities (BMIs), where the bilinear terms are in the product between optimization scalar variables and matrices, which are also variables on the optimization procedure. Numerical examples are presented and simulated to illustrate the efficiency of the proposed methodologies in relation to other existing throughout the text. The designed controllers were implemented using these new proposals in a Three Degrees Of Freedom (3-DOF) helicopter or in the Shake Table II (STII) + Active Mass Dumper - One Floor (AMD-1) system, in order to validate in practice the proposed theories

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-24Bitstream added on 2014-06-13T18:49:29Z : No. of bitstreams: 1 manesco_rm_me_ilha.pdf: 1114845 bytes, checksum: 86414a871a4a2dd233af7709965f2bb3 (MD5) / Este trabalho trata do problema de estabilização robusta e de novas técnicas de otimização robusta de sistemas lineares contínuos no tempo sujeitos a incertezas politópicas no modelo. Todo trabalho é fundamentado em leis de controle por realimentação estática de saída. As técnicas de projetos apresentam condições suficientes na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs, acrônimo inglês para Linear Matrix Inequalities), formuladas com base na teoria de estabilidade segundo Lyapunov. Além do mais, índices de desempenho como a taxa de decaimento também são considerados no modelo, visto que, garantir apenas a estabilidade nem sempre é suficiente para fins de engenharia. As modelagens LMIs são realizadas através de lemas largamente utilizados em diversas áreas de sistema de controle, como, por exemplo, o lema de Finsler, que permite o uso tanto de uma função de Lyapunov dependente de parâmetros (PDLF, acrônimo inglês para Parameter-Dependent Lyapunov Function) quanto o uso de LMIs clássicas baseadas na existência de uma função de Lyapunov quadrática comum (CQLF, acrônimo inglês para Common Quadratic Lyapunov Function) para assegurar a estabilidade assintótica dos sistemas. Comparações entre ambos os métodos de projeto foram realizadas, e o presente trabalho apresenta resultados menos conservadores na maior parte das ocasiões, isto é, na maioria das vezes os problemas podem ser solucionados com PDLFs e não com CQLFs. Ainda, é proposta neste trabalho uma nova técnica para otimização da norma de controladores de saída e comparações são realizadas entre os métodos como forma de verificar a sua eficácia. O desafio deste trabalho consiste em realizar projetos de controladores robustos via LMIs através da realimentação estática de saída que fossem passíveis de implementação... / This thesis addresses the problem of robust stabilization and robust new optimization techniques for continuous-time linear systems subject to polytopic uncertainties in the model. All work is based on static output feedback control laws. The text presents sufficient conditions for control projects in the form of Linear Matrix Inequalities (LMIs), formulated in terms of the Lyapunov stability theory. Moreover, performance indices as decay rate are also considered in the model, since only ensure stability is not always sufficient for engineering purposes. The modeling is performed using LMIs widely used lemmas in several areas of control systems , such as, for example, the Lemma of Finsler, which allows the use of Parameters Dependent Lyapunov Functions (PDLFs) as the use of classic LMIs based on the existence of a Common Quadratic Lyapunov Functions (CQLFs) to ensure asymptotic stability of the systems. Comparisons between the two design methods were performed, and the present work shows less conservative results on most occasions, in other words, the problems can be solved with PDLFs and not with CQLFs in most cases. Still, this work proposes a new technique for optimizing the norm of output controllers and comparisons are made between the methods as a way to verify its effectiveness. The challenge of this work was to carry out robust controllers designs based on LMIs through static output feedback that could be implemented on a real physical system subject to failure. Thus, simulations were made and the designed output controllers were implemented in a 3-DOF (Degrees Of Freedom) helicopter bench of Quanserr trademark, always seeking alternative controllers with better performance and lower norm that... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-23Bitstream added on 2014-06-13T18:07:12Z : No. of bitstreams: 1 000739809.pdf: 4366704 bytes, checksum: 7b91676847d065a319125291de36dfeb (MD5) / Neste trabalho foi aplicado um método para detecção de falhas utilizando-se filtros H'infinito', no helicóptero de bancada 3-DOF e no servomotor Shake table II, equipamentos da Quanser R . Para o helicóptero foram impostos dois tipos de falhas. No primeiro caso, foi projetado um filtro H'infinito' para a detecção de falha no motor traseiro da aeronave. No segundo caso, foi projetado um filtro H'infinito' para a detecção de falhas no sensor do ângulo de viagem, considera-se ainda que o modelo do helicóptero possui uma incerteza do tipo politópica. Nos dois casos, o helicóptero também está sujeito a uma perturbação exógena. Para o servomotor Shake table II foi projetado um filtro H'infinito' para a detecção de falha no atuador. A metodologia se mostra eficiente na prática para os tipos de falhas impostas. / In this work, it was implemented a method for fault detection via H'infinit' filters in a 3-DOF helicopter model and a servomotor Shake table II, facilities from Quanser R . For the helicopter were imposed two types of faults. In the first case, an H'infinit' filter was designed for the fault detection in the back motor of the aircraft. In the second case, an H'infinit' filter was designed for the fault detection in the sensor travel angle, also considering that the helicopter model has a polytopic uncertainty. In both cases, the helicopter is also subjected to an exogenous disturbance. For the servomotor Shake table II an H'infinit' filter was designed for the fault detection in the actuator. The methodology was efficient for these faults imposed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-08Bitstream added on 2014-06-13T19:48:53Z : No. of bitstreams: 1 silva_jhp_me_ilha.pdf: 1343237 bytes, checksum: 23b5f5f368f8d9c7eb211e7c5d1826a7 (MD5) / Neste trabalho são propostas condições suficientes para o controle H∞ chaveado de sistemas lineares incertos contínuos no tempo. A técnica abordada para este estudo consiste na utilização de uma função quadrática de Lyapunov e em um caso mais específico, uma função quadrática de Lyapunov por partes. A análise de estabilidade é descrita por meio de Desigualdades Matriciais Lineares (em inglês: Linear Matrix Inequalities), LMIs, que, quando factíveis, são facilmente resolvidas por meio de ferramentas disponíveis na literatura de programação convexa. Assim é apresentada uma metodologia de chaveamento do ganho de realimentação do vetor de estado, que assegura também o critério de desempenho H∞, cuja estratégia busca a obtenção do mínimo valor da derivada de uma função de Lyapunov quadrática. O método foi estendido com o emprego de uma função de Lyapunov quadrática por partes, cujo projeto é baseado nas desigualdades de Lyapunov-Metzler. É demonstrado que esta nova estratégia de chaveamento, além de uma implementação simples, oferece uma flexibilização das LMIs em comparação com os métodos convencionais que também utilizam o controle H∞. A teoria é ilustrada através de exemplos, que permitem comprovar o bom desempenho dos métodos propostos, incluindo a implementação em laboratório do controle de um helicóptero 3-DOF de bancada da QUANSER, sujeito a falhas estruturais. / Sufficient conditions for the switched H∞ control of continuous-time uncertain linear systems are proposed. The technique discussed in this study is based on quadratic Lyapunov functions and a piecewise quadratic Lyapunov functions. The stability analysis is described by LMIs that, when feasible, are easily solved by available tools in the convex programming literature. Thus, a methodology for designing the switching of state vector feedback gains, which also ensures H∞ performance criterion, is presented. This new procedure chooses the state feedback gain that returns the minimum value of the time derivative of the Lyapunov function. The method was extended to a piecewise quadratic Lyapunov function and is designed from the solution of Lyapunov-Metzler inequalities. It is shown that this switching strategy, beyond a simple implementation, offers a relaxation in the LMIs, when compared with the conventional methods used in H∞ control. The procedure are illustrated by means of examples, including an implementation in the control of a 3-DOF helicopter, subject to structural failures.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-25Bitstream added on 2014-06-13T19:06:56Z : No. of bitstreams: 1 fernandes_ub_me_ilha.pdf: 637735 bytes, checksum: e0ec28cfe51e61823ad56670d721ba9b (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Utilizando as técnicas de Controle com Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV/MD) é proposta aqui uma aplicação das mesmas em um sistema que representa 1/4 do modelo de Suspensão Ativa de um veículo. Teoria e projeto de preditores contínuo são apresentados com o intuito de obter bom desempenho na presença de atrasos no controle ou atrasos na aquisição de dados do sistema. Com a finalidade de verificar a robustez do CEV/MD é feita uma comparação com o controle LQR (Linear Quadratic Regulator) apresentando os resultados de simulações e implementações em bancada para algumas condições de operação, levando em consideração a presença de incertezas no sistema / Using the techniques of Control with Variable Structure and Sliding Mode (VSC/SM) is proposed here an implementation in a system that represents 1/4 of the model of an Active Suspension of a vehicle. Theory and design of continuous predictors are presented in order to obtain good performance in the presence of control delays or delays in the data acquisition system. In order to verify the robustness of the VSC/SM a comparison with the LQR control (Linear Quadratic Regulator) in presented good results of simulations and implementations for some operating conditions, taking into account the presence of uncertainties in the system, illustrated the proposed method

Orientador: Fabio Violaro, Plinio A. Barbosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T21:28:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pessoa_LuisAugustodeSa_M.pdf: 9139469 bytes, checksum: 762d0ca82f9215f12bdc99ecc1d6c7a0 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: o reconhecimento de fala contínua baseado somente em informações acústicas não proporciona bons resultados [Lippmann97]. Modelos da Língua podem ser usados para caracterizar, capturar e explorar as regularidades da língua natural, melhorando o desempenho do sistema de reconhecimento. Esta Tese apresenta o estudo e a implementação de Modelos da Língua para o português do Brasil. São propostos dois modelos bigram de classes de palavras (modelos lineares) e um modelo baseado em gramática independente de contexto (modelo hierárquico). Um dos modelos bigram emprega classificação manual de palavras (classes gramaticais) e o outro emprega classificação automática através do algoritmo Simulated Annealing. O modelo baseado em gramática foi desenvolvido com base em uma teoria de Gramática Gerativa [Chomsky65] e utiliza a Sintaxe Xbarra [Jackendoff77]. Os Modelos da Língua foram avaliados através de um sistema de reconhecimento de fala contínua dependente do locutor desenvolvido por Morais [Morais97]. Este trabalho também apresenta um algoritmo de decodificação, baseado no algoritmo LeveI Building [Rabiner*85], que leva em conta as restrições do Modelo da Língua durante o procedimento de busca / Abstract: : Continuous speech recognition based only on acoustic information does not provide good results [Lippmann97]. Language Models can be used to characterize, capture and exploit the language regularities, improving the recognition system performance. This Thesis presents the study and implementation of Language Models for Brazilian Portuguese. Two word class bigram language models (linear models) and one model based on context-free grammar (hierarchical model) are proposed. One bigram model uses manual classification of words (grammatical classes) and the other one uses automatic classification performed by the Simulated Annealing algorithm. The grammar-based model is implemented employing a theory of Generative Grammar [Chomsky65] and uses the X-bar Syntax [Jackendoft77]. The Language Models are evaluated using a speaker dependent continuous speech recognition system developed by Morais [Morais97]. This work also presents a decoding algorithm, based on Level Building algorithm [Rabiner*85], which considers the Language Model constraints during the search procedure / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T19:05:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:14:57Z : No. of bitstreams: 1 139351.pdf: 9822724 bytes, checksum: adcbf46c66b62716018016cf3e9578f3 (MD5)

[pt] O objetivo dessa dissertação é o desenvolvimento de um algoritmo para a análise automática de sinais eletrocardiográficos, baseado em Redes Neurais Artificiais. O sistema é dividido em vários sub- programas utilizados para extrair informações do registro eletrocardiográfico de pacientes, informando a existência de anormalidades a partir da comparação dos valores obtidos com os valores de normalidade disponíveis na literatura biomédica. O programa utiliza 4 segundos do sinal de eletrocardiograma para uma análise classificatória inicial, verificando a viabilidade da extração de informações. Sendo possível esta extração, são obtidos os ciclos cardíacos existentes nesse sinal, e deles são extraídas informações quantitativas dos componentes de suas ondas, que posteriormente serão comparadas com faixas de normalidade por meio de um conjunto de regras heurísticas, indicando assim a possível presença de alterações morfológicas do registro. Esse programa pode ser utilizado em comunidades carentes para orientar a necessidade de encaminhamento a um especialista, cuja presença é rara na maior parte dos postos de atendimento generalista. Também pode auxiliar ao médico especialista, indicando de forma objetiva as possíveis alterações do registro eletrocardiográfico. Os resultados obtidos podem ser considerados satisfatórios, sendo que os valores são compatíveis com a sua natureza, principalmente no que diz respeito aos problemas de baixa razão sinal/ruído existente nos sinais analisados. Para verificação dos resultados de localização dos pontos inicial e final de cada componente do ECG, uma das métricas utilizadas foi o MAPE, obtendo-se, 19,44 por cento para onda P,4,85 por cento para o complexo QRS, 8,93 por cento para o início da onda T e 7,76 por cento para o final da onda T. Outra métrica utilizada para comparar os resultados obtidos com outro artigo, foi a Média Aritmética/Desvio Padrão, onde se obteve mi=-0,8264 ms e sigma=3,7037 ms para o início da onda P, mi=-1,5082 ms e sigma=2,2890 ms para o fim da onda P, mi=-0,2104 ms e sigma=3,2486 ms para o início do complexo QRS, mi=-0,4309 ms e sigma=3,9542 ms para o fim do complexo QRS, mi=-0,1926 ms e sigma=5,7413 ms para o início da onda T, mi=-0,3346 ms e sigma=6,3991 ms para o fim da onda T. / [en] The objective of this dissertation is implementing an algorithm for automatic analysis of electrocardiographic signals, using Artificial Neural Networks. The system is divided into several subprograms that extract relevant information about the cardiac signal measured from patients, and points out possible abnormalities by comparison with normal values found in biomedical bibliography. The algorithm uses 4 seconds of the electrocardiogram signal for an initial classification, verifying the feasibility of information extraction. If the extraction is possible, the separate cardiac cycles are collected from the signal and quantitative values for the various components are determined. Finally, these values are compared with the normal values, indicating alterations of wave morphology. This algorithm has a clear relevance in low-income communities, being useful for an initial classification of the patients, being then forwarded to a cardiologist when ECG abnormalities are identified. Another potential use is in helping the cardiologist to automatically determine accurate values from the electrocardiographic register. The results can by considered satistactory, because the values are being compatible with their nature, mainly due to problems of low signal-to-noise ratio in analysed signals. For verification of the results, one metric used was the MAPE, obtaining 19,44 percent for the P wave, 4,85 percent for the QRS complex, 8,93 percent for the begining of the T wave and 7,76 percent for the end of T wave. Another metric used for comparing results with another article, was the Arithmetic Mean/Standard Deviation, obtaining u=-0,8264 ms and ó=3,7037 ms for the onset of the P wave, u=-1,5082 ms and ó=2,2890 ms for the offset of P wave, u=-0,2104 ms and ó=3,2486 ms for the onset of the QRS complex, u=-0,4309 ms and ó=3,9542 ms for the offset of the QRS complex, u=-0,1926 ms and ó=5,7413 ms for the onset of the T wave, u=-0,3346 ms and ó=6,3991 ms for the offset of the T wave.

[pt] Esta tese investiga modelos híbridos neuro-fuzzy para aprendizado automático de ações efetuadas por agentes. O objetivo dos modelos é dotar um agente de inteligência, tornando-o capaz de, através da interação com o seu ambiente, adquirir e armazenar o conhecimento e raciocinar (inferir uma ação). O aprendizado desses modelos é realizado através de processo não-supervisionado denominado Aprendizado por Reforço (RL: Reinforcement Learning). Esta nova proposta de modelos neuro-fuzzy apresenta as seguintes características: aprendizado automático da estrutura do modelo; auto-ajuste dos parâmetros associados à estrutura; capacidade de aprender a ação a ser tomada quando o agente está em um determinado estado do ambiente; possibilidade de lidar com um número maior de entradas do que os sistemas neuro-fuzzy tradicionais; e geração de regras lingüísticas com hierarquia. O trabalho envolveu três etapas principais: levantamento bibliográfico e estudo de modelos de aprendizado; definição e implementação de dois novos modelos neuro-fuzzy hierárquicos baseados em RL; e estudo de casos. O levantamento bibliográfico e o estudo de modelos de aprendizado foi feito a partir dos modelos usados em agentes (com o objetivo de ampliar a ação autônoma) e em espaço de estados grande e/ou contínuo. A definição dos dois novos modelos neuro-fuzzy foi motivada pela importância de se estender a capacidade autônoma de agentes através do quesito inteligência, em particular a capacidade de aprendizado. Os modelos foram concebidos a partir do estudo das limitações existentes nos modelos atuais e das características desejáveis para sistemas de aprendizado baseados em RL, em particular quando aplicados a ambientes contínuos e/ou ambientes considerados de grande dimensão. Tais ambientes apresentam uma característica denominada curse of dimensionality que inviabiliza a aplicação direta de métodos tradicionais de RL. Assim sendo, a decisão de se usar uma metodologia de particionamento recursivo, já explorada com excelentes resultados em Souza (1999), que reduz significativamente as limitações dos sistemas neuro-fuzzy existentes, foi de fundamental importância para este trabalho. Optou-se pelos particionamentos BSP e Quadtree/Politree, gerando os dois modelos RL-NFHB (Reinforcement Learning - Neuro-Fuzzy Hierárquico BSP) e RL-NFHP (Reinforcement Learning - Neuro-Fuzzy Hierárquico Politree). Estes dois novos modelos são derivados dos modelos neuro-fuzzy hierárquicos NFHB e NFHQ (Souza, 1999) que utilizam aprendizado supervisionado. Com o uso desses métodos de particionamento, associados ao Reinforcement Learning, obteve-se uma nova classe de Sistemas Neuro-Fuzzy (SNF) que executam, além do aprendizado da estrutura, o aprendizado autônomo das ações a serem tomadas por um agente. Essas características representam um importante diferencial em relação aos sistemas de aprendizado de agentes inteligentes existentes. No estudo de casos, os dois modelos foram testados em 3 aplicações benckmark e uma aplicação em robótica. As aplicações benchmark são referentes a 3 problemas de sistemas de controle: o carro na montanha (mountain cart problem), estacionamento do carro (cart-centering problem) e o pêndulo invertido. A aplicação em robótica utilizou o modelo Khepera. A implementação dos modelos RL-NFHB e RL- NFHP foi feita em linguagem Java em microcomputadores com plataforma Windows 2000. Os testes efetuados demonstram que estes novos modelos se ajustam bem a problemas de sistemas de controle e robótica, apresentando boa generalização e gerando sua própria estrutura hierárquica de regras com interpretação lingüística. Além disso, o aprendizado automático do ambiente dota o agente de inteligência - (base de conhecimento, raciocínio e aprendizado), característica que aumenta a capacidade autônoma deste agente. A área de sistemas neuro-fuzzy hie / [en] This thesis investigates neuro-fuzzy hybrid models for automatic learning of actions taken by agents. The objective of these models is to provide an agent with intelligence, making it capable of acquiring and retaining knowledge and of reasoning (infer an action) by interacting with its environment. Learning in these models is performed by a non-supervised process, called Reinforcement Learning. These novel neuro-fuzzy models have the following characteristics: automatic learning of the model structure; auto-adjustment of parameters associated with the structure; capability of learning the action to be taken when the agent is on a given environment state; possibility of dealing with a larger number of inputs than those of traditional neuro-fuzzy systems; and the generation of hierarchical linguistic rules. This work comprised three main stages: bibliographic survey and study of learning models; definition and implementation of two new hierarchical neurofuzzy models based on Reinforcement Learning; and case studies. The bibliographic survey and the study of learning models considered learning models employed in agents (aiming to enhance the autonomous action) and in large and/or continuous state spaces. The definition of the two new neuro-fuzzy models was motivated by the importance of extending the autonomous capacity of agents through its intelligence, particularly the learning capacity. The models were conceived from the study of the existing limitations in current models, as well as the desirable characteristics for RL-based learning systems, particularly, when applied to continuous and/or high dimension environments. These environments present a characteristic called curse of dimensionality, which makes impracticable the direct application of the traditional RL- methods. Therefore, the decision of using a recursive partitioning methodology (already explored with excellent results in Souza, 1999), which significantly reduces the existing neuro-fuzzy systems limitations, was crucial to this work. The BSP (Binary Space Partitioning) and the Quadtree/Politree partitioning were then chosen, generating the RL-NFHB (Reinforcement Learning - Hierarchical Neuro- Fuzzy BSP) and RL-NFHP (Reinforcement Learning - Hierarchical Neuro-Fuzzy Politree) models. These two new models are derived from the hierarchical neuro-fuzzy models NFHB and NFHQ (Souza, 1999), which use supervised learning. By using these partitioning methods, together with the Reinforcement Learning methodology, a new class of Neuro-Fuzzy Systems (SNF) was obtained, which executes, in addition to structure learning, the autonomous learning of the actions to be taken by an agent. These characteristics represent an important differential when compared to the existing intelligent agents learning systems. In the case studies, the two models were tested in three benchmark applications and one application in robotics. The benchmark applications refer to 3 problems of control systems : the mountain cart problem, cart-centering problem, and the inverted pendulum. The application in robotics made use of the Khepera model. The RL-NFHB and RL-NFHP models were implemented using the Java language in Windows 2000 platform microcomputers. The experiments demonstrate that these new models are suitable for problems of control systems and robotics, presenting a good generalization and generating their own hierarchical structure of rules with linguistic interpretation. Moreover, the automatic environment learning endows the agent with intelligence (knowledge base, reasoning and learning). These are characteristics that increase the autonomous capacity of this agent. The hierarchical neuro-fuzzy systems field was also enhanced by the introduction of reinforcement learning, allowing the learning of hierarchical rules and actions to take place within the same process.

Orientador: Daniel Carlos Guimarães Pedronette / Resumo: A quantidade vertiginosa de conteúdo multimídia acumulada diariamente tem demandado o desenvolvimento de abordagens eficazes de recuperação. Nesse contexto, ferramentas de reconhecimento de locutor capazes de identificar automaticamente um indivíduo pela sua voz são de grande relevância. Este trabalho apresenta uma nova abordagem de reconhecimento de locutor modelado como um cenário de recuperação e usando algoritmos de aprendizado não supervisionado recentes. A abordagem proposta considera Coeficientes Cepstrais de Frequência Mel (MFCCs) e Coeficientes de Predição Linear Perceptual (PLPs) como características de locutor, em combinação com múltiplas abordagens de modelagem probabilística, especificamente Quantização Vetorial, Modelos por Mistura de Gaussianas e i-vectors, para calcular distâncias entre gravações de áudio. Em seguida, métodos de aprendizado não supervisionado baseados em ranqueamento são utilizados para aperfeiçoar a eficácia dos resultados de recuperação e, com a aplicação de um classificador de K-Vizinhos Mais Próximos, toma-se uma decisão quanto a identidade do locutor. Experimentos foram conduzidos considerando três conjuntos de dados públicos de diferentes cenários e carregando ruídos de diversas origens. Resultados da avaliação experimental demonstram que a abordagem proposta pode atingir resultados de eficácia altos. Adicionalmente, ganhos de eficácia relativos de até +318% foram obtidos pelo procedimento de aprendizado não supervisionado na tarefa de... / Abstract: The huge amount of multimedia content accumulated daily has demanded the development of effective retrieval approaches. In this context, speaker recognition tools capable of automatically identifying a person through their voice are of great relevance. This work presents a novel speaker recognition approach modelled as a retrieval scenario and using recent unsupervised learning methods. The proposed approach considers Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs) and Perceptual Linear Prediction Coefficients (PLPs) as features along with multiple modelling approaches, namely Vector Quantization, Gaussian Mixture Models and i-vector to compute distances among audio objects. Next, rank-based unsupervised learning methods are used for improving the effectiveness of retrieval results and, based on a K-Nearest Neighbors classifier, an identity decision is taken. Several experiments were conducted considering three public datasets from different scenarios, carrying noise from various sources. Experimental results demonstrate that the proposed approach can achieve very high effectiveness results. In addition, effectiveness gains up to +318% were obtained by the unsupervised learning procedure in a speaker retrieval task. Also, accuracy gains up to +7,05% were obtained by the unsupervised learning procedure in a speaker identification task considering recordings from different domains / Mestre