Soluções que se utilizem de filtros de partículas como método de estimação de parâmetros de sistemas dinâmicos analisam, em geral, uma população de amostras com o mesmo tamanho em todas as etapas do algoritmo. Porém, a manutenção de um mesmo número de partículas, independentemente do nível de certeza que se possui acerca do Sistema, pode contribuir para o alto processamento exigido para a implementação de algumas técnicas que se utilizem de Métodos Sequencias de Monte Carlo. A presente dissertação visa propor uma metodologia para o ajuste da população de partículas analisadas por um filtro de partículas. Para tanto, utiliza-se o Limite Inferior de Cramér Rao como medida do nível de certeza das estimativas, ajustando assim o tamanho da população a ser analisada de acordo com uma heurística simples. Para a prova de conceito da metodologia apresentada é utilizado o problema SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), da robótica móvel. Trata-se da construção do mapa de um ambiente desconhecido concomitantemente com a localização do agente localizador na representação do ambiente criada. Mais especificamente, será utilizado o algoritmo mais recente da solução DP SLAM (Distributed Particle SLAM) - executada para a análise de um log de dados disponibilizado pela comunidade científica - para a elaboração de um algoritmo modificado que ajuste o número de partículas analisadas de acordo com o nível de certeza das estimativas realizadas. Pela natureza recursiva inerente ao problema considerado será utilizada uma metodologia também recursiva para o cálculo do Limite Inferior de Cramér Rao a posteriori, o qual fornece uma "medida" do máximo de informação que pode ser extraído de um sistema dinâmico quando os dados e os estados são considerados aleatórios, tendo em mente a análise de performance por uma perspectiva Bayesiana.

O Sistema SENAI é historicamente caracterizado pela prestação de serviços em educação à toda sociedade brasileira como contrapartida aos recursos oriundos da Indústria. Atualmente, aderiu ao seu portfólio serviços em tecnologia e para Inovação, oferecidos às empresas em forma de projetos, consultorias e serviços metrológicos, pela sua nova rede de Institutos SENAI de Tecnologia e de Inovação que estão sendo implantados desde 2012. Esta nova agenda tem provocado uma mudança cultural, que para lograr sucesso, está diretamente relacionada à capacidade de monitorar e controlar recursos, garantindo qualidade, quantidade e sustentabilidade das ações. Diante desse contexto, este trabalho teve por objetivo identificar a proposta de valor dos Institutos e quais recursos do Capital Intelectual são necessários para a prestação de serviços. Foi necessário estudar e definir indicadores para compor um sistema de medição de desempenho que possibilitasse a comparação entre os Institutos de Tecnologia com distintas vocações. Foi definido um método a partir da atribuição de pesos e avaliações individuais, que possibilita a identificação para cada indicador do resultado ideal e do real para cada Instituto congregando em um Índice de Competitividade. Como resultados desse trabalho foi realizado um estudo de caso com cinco Institutos SENAI de Tecnologia com posicionamento estratégico áreas de atuação tecnológicas diferentes, demonstrando a versatilidade e confiabilidade do método permitindo, além da comparação, a construção de um banco de dados que se apresenta como uma importante ferramenta de "benchmarking" e de geração de informações estratégicas e operacionais, possibilitando a correta tomada de decisão, visando melhoria contínua dos processos.

Este trabalho apresenta o estudo, a utilização e a comparação de diferentes técnicas para a identificação operacional dos parâmetros modais da estrutura da Carga Útil do veículo de sondagem suborbital VSB-30. Para isso, são abordados os conceitos básicos envolvidos na Análise Modal Experimental Clássica e Operacional e os métodos de identificação dos parâmetros modais. A utilização da Análise Modal Operacional permite a identificação dos parâmetros modais de uma estrutura a partir de suas condições reais de funcionamento. Uma vez estudados os conceitos básicos necessários e de posse das principais características da Carga Útil é montado o setup para a aquisição dos dados experimentais da estrutura da Carga Útil, a aquisição e identificação dos parâmetros modais da estrutura são realizadas com o auxilio dos softwares Pulse Labshop, OMA, Pulse Reflex e MATLAB respectivamente. A identificação dos parâmetros modais operacionais do sistema é realizada no domínio do tempo utilizando os algoritmos de Identificação no Subespaço Estocástico (SSI): SSI-UPC (Principal Componente não Ponderado); SSI-PC (Componentes Principais) e SSI-CVA - Algoritmo de Variáveis Canônicas) e no domínio da frequência utilizando os algoritmos: FDD (Decomposição no Domínio da Frequência); EFDD (Decomposição Avançada no Domínio da Frequência) e CFDD (Decomposição no Domínio da Frequência por Ajuste de Curva). Os resultados são validados utilizando a ferramenta de validação MAC (Critério de Confiança Modal) e mostram que as técnicas de identificação operacional apresentadas - tanto no domínio do tempo como no domínio da frequência - são capazes de estimar os parâmetros modais da estrutura da Carga Útil utilizando apenas as respostas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-09-30Bitstream added on 2014-06-13T18:31:09Z : No. of bitstreams: 1 caldiron_l_me_ilha_prot.pdf: 995296 bytes, checksum: dc02ada2316a49ff3c8fd3dca71338ba (MD5) / Neste trabalho são otimizadas rotinas computacionais de um método de estimação de rigidez de mancais de máquinas através de um processo de ajuste de modelo, utilizando a análise de sensibilidade. Este método consiste em utilizar a análise de sensibilidade dos autovalores com relação à variação da rigidez dos mancais de um rotor. A eficácia e a robustez do método são analisadas através de simulações teóricas, bem como através de dados experimentais obtidos de um rotor de rotação variável e rigidezes dos mancais ajustáveis. O modelo matemático de ajuste do sistema é desenvolvido pelo método dos elementos finitos e o método de ajuste converge empregando-se um processo iterativo. Este método de ajuste baseia-se na minimização da diferença entre autovalores experimentais e autovalores obtidos com o modelo matemático de ajuste a partir de valores de rigidez dos mancais previamente adotados. A análise é feita com o rotor em diversas velocidades de rotação para verificar a influência do efeito giroscópio, e em diversas condições de valores da rigidez dos mancais para analisar o método quando aplicado em rotores flexíveis e em rotores rígidos. O desempenho do método é analisado com resultados teóricos e experimentais. / In this work, computational routines of estimation method of stiffness bearing of machine via a model updating process are optimized, using the sensitivity analysis. This method consists of using the eigenvalue sensitivity analysis, relating to the stiffness bearing variation of a rotor. The efficacy and the robustness of the method are analyzed through the theoretical simulations, as well as, based on the experimental data obtained of a test rotor with variable rotating speeds and adjustable bearing stiffness values. The mathematical model system is developed by the finite element method and the method of adjustment should converge employing an iterative process. The method of adjustment is based on the minimization of the difference between experimental eigenvalues and eigenvalues obtained via mathematical model from previously adopted stiffness bearing values. The analysis is made by using the rotor in different rotating speeds in order to check the influence of the gyroscopic effect, and in several conditions of the stiffness bearing values to analyze the method when applied on flexible and rigid rotors. The performance of the method is analyzed through theoretical and experimental results.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pre_textuais.pdf: 46211 bytes, checksum: dce5172d88a6845f1b31230f1e6211fd (MD5) Previous issue date: 2010-07-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The recent advancements in numerical methods have led to the development of commercial software specifically designed to simulate metal forming processes, such as forging, extrusion and deep drawing amongst others. The simulation of these problems requires a prior knowledge of the mechanical properties of materials, e.g. elastic and plastic parameters. Therefore, it is important to develop strategies and algorithms able to accurately evaluate such properties. The present work is inserted within such context and aims at studying and implementing methodologies, known as parameter identification, to determine the yield stress and hardening parameters. This technique combines (i) numerical modelling of the elasticplastic deformation process and (ii) optimization methodologies to determine material parameters. The former uses the finite element method allied to an implicit time integration scheme based upon an updated Lagrangean formulation for elastic-plastic materials at finite trains, whereas the latter is makes use of six distinct approaches, i.e., iterative onedimensional golden section and bisection techniques, multi-dimensional steepest descent and the BFGS quasi-Newton gradient-based method, evolutionary algorithm, based on a genetic algorithm, and a hybrid algorithm proposed in this work. The latter combines the evolutionary algorithm and the BFGS quasi-Newton gradient-based method. The parameter identification methodology was first applied to a reference problem aiming at validating and studying the characteristics of the optimization methods used in this work. The hybrid algorithm was used to identify the parameters of the hardening curve of laminated steel AISI 1045 based on the experimental results of tensile tests of cylindrical specimens prepared according to standards ABNT NBR ISO 6892 and ASTM E 8 M. The advantage of applying the hybrid algorithm, compared to gradient-based methods, is the independence on initial estimates of material parameters. / Os avanços na pesquisa de métodos numéricos têm levado ao desenvolvimento de programas comerciais voltados para a simulação de processos de conformação mecânica, tais como forjamento, extrusão e embutimento dentre outros. A simulação numérica destes problemas requer o conhecimento das propriedades elásticas e plásticas dos materiais, tornando-se imperativo o desenvolvimento de estratégias capazes de determinar tais propriedades com precisão. O presente trabalho está inserido neste contexto, tendo por objetivo o estudo de metodologias conhecidas por identificação de parâmetros. Estas técnicas visam determinar parâmetros da relação constitutiva do material e combinam (i) o modelamento numérico do processo de deformação elasto-plástico e (ii) métodos de otimização. O primeiro utiliza o Método dos Elementos Finitos aliado a uma integração implícita da equação de equilíbrio a uma formulação Lagrangeana atualizada, elasto-plástica que contempla deformações finitas. Para a solução do problema de otimização são utilizados seis métodos distintos: métodos unidimensionais como o da Seção Áurea e Bisecção, estratégias multidimensionais baseadas em gradiente como o método da Máxima Descida e Quasi-Newton BFGS, um método Evolucionário, baseado nos algoritmos genéticos, e um Método Híbrido proposto neste trabalho. Este último é formado pelo Método Evolucionário e o método de Quasi-Newton BFGS. O procedimento de identificação de parâmetros foi aplicado inicialmente em um problema de referência para validar e estudar a característica dos métodos de otimização utilizados. Em seguida foi usado o Método Híbrido para identificar os parâmetros da curva de encruamento de um aço AISI 1045 laminado a partir dos resultados experimentais do ensaio de tração de corpos de prova cilíndricos preparados conforme as normas ABNT NBR ISSO 6892 e ASTM E 8 M. Foi possível demonstrar a vantagem da aplicação do Método Híbrido, em relação ao método baseado em gradiente, por não depender de uma estimativa inicial dos parâmetros materiais.

Esta tese apresenta um procedimento de identificação experimental de coeficientes hidrodinâmicos de veículos submarinos não tripulados. Apresenta-se o desenvolvimento de uma plataforma experimental para pesquisas em dinâmica, controle e navegação de veículos submarinos. A plataforma experimental inclui: 1) um veículo submarino não tripulado semi-autônomo do tipo estrutura-aberta chamado de LAURS, 2) um sistema multissensorial e multipropulsores para o controle de movimento, e 3) software e arquitetura de controle para a aquisição de dados dos sensores e o controle de movimento. A fim de deduzir as equações do movimento dinâmico do LAURS, apresenta-se a formulação geral das equações hidrodinâmicas não lineares de um veículo submarino com seis graus de liberdade. A partir destas equações gerais acopladas, são deduzidos modelos mais simples para um grau de liberdade (movimento unidirecional) e três graus de liberdade (movimento planar) do veículo. O método de estimação de parâmetros utilizado neste trabalho não requer medidas de aceleração e é baseado na aplicação da técnica dos mínimos quadrados à forma integral das equações dinâmicas do sistema. O procedimento de identificação proposto é baseado na informação dos sensores embarcados. Primeiramente, os coeficientes de arrasto são obtidos a partir de testes de velocidade constante e depois, fixando os coeficientes de arrasto do modelo matemático com estes valores obtidos, são identificados a inércia virtual e os coeficientes de acoplamento a partir de testes de velocidade variável. Nos testes de velocidade variável são aplicadas entradas de força do tipo senoidal. Apresentam-se os valores dos coeficientes hidrodinâmicos para os movimentos de avanço, deriva, arfagem, guinada e caturro do veículo, os quais foram obtidos usando o procedimento de identificação proposto. O desempenho dos modelos dinâmicos identificados é quantitativamente comparado ao movimento do veículo observado experimentalmente. Para o caso dos testes de velocidade constante em avanço e arfagem, foi feita uma comparação dos valores dos coeficientes obtidos usando a abordagem de identificação de sistemas com os dados obtidos a partir dos ensaios de reboque em tanque de provas. Os resultados obtidos validam o procedimento de identificação proposto. Além disso, são apresentados os resultados experimentais obtidos a partir de manobras do tipo zig-zag e é feita uma discussão da identificabilidade de coeficientes de modelos acoplados. Conclui-se que o procedimento de identificação proposto é eficaz na obtenção de valores reais (consistentes com a concepção física do veículo) para os coeficientes hidrodinâmicos de veículos submarinos. A fim de modelar a força hidrodinâmica que atua no veículo em avanço com movimento oscilatório e amplitudes menores do que um comprimento característico, são apresentados os resultados dos ensaios de oscilação forçada usando um mecanismo de movimento planar (MMP). Apresentam-se os valores dos coeficientes de arrasto e de inércia obtidos a partir dos ensaios em avanço no MMP para diferentes números de Keulegan-Carpenter. Os resultados mostram que os coeficientes de arrasto e de inércia para a faixa de velocidades de 0,1 até 0,8m/s dependem fortemente do número de Keulegan-Carpenter e não do número de Reynolds. A partir destes resultados, conclui-se que a amplitude da oscilação do veículo é o principal fator que causa a variação dos coeficientes hidrodinâmicos e não a velocidade do veículo. / In this work, a procedure for experimental identification of hydrodynamic coefficients of unmanned underwater vehicles is presented. At first, the development of a testbed for research on dynamics, control, and navigation of underwater vehicles is presented. This experimental platform includes: 1) a open-frame semi-autonomous unmanned underwater vehicle named LAURS, 2) a multi-sensorial and multi-thruster system for motion control, and 3) software and control architecture for sensor data logging and motion control. In order to derive the LAURS dynamic motion equations, the general formulation of the nonlinear hydrodynamic equations of motion of an underwater vehicle with six degree of freedom is initially presented. From these general coupled equations, simpler formulations with one (unidirectional movement) and three degrees of freedom (planar movement) are derived. The parameter estimation method does not require acceleration measurements and is based on the application of the least squares technique to the integral form of the system dynamic equations. The identification procedure is based on on-board sensor data. First the drag coefficients are obtained from constant velocity tests and afterwards, fixing the drag coefficients in the mathematical model with the obtained values, virtual inertia and coupling coefficients of the vehicle are identified from variable velocity tests. In the tests of variable velocity, sinusoidal force inputs are applied. Values of hydrodynamic coefficients for surge, sway, heave, yaw, and pitch motions are estimated using the proposed identification procedure. Performance of the identified dynamic models is quantitatively compared to the experimentally observed vehicle motion. In the case of constant velocity tests, for the surge and heave motions, comparisons of the hydrodynamic drag coefficient values obtained using the system identification method with data obtained from towing tank tests are presented. Obtained results corroborate for the feasibility of the proposed identification method. Moreover, experimental results obtained from zig-zag maneuvers are presented and the identifiability of coupled dynamic models is discussed. It is possible to conclude that using the proposed method actual hydrodynamic parameters might be estimated. In order to model the hydrodynamic force that acts on the vehicle, in surge motion, with oscillatory movements and with amplitudes that are smaller than or equal to the characteristic length of the LAURS, results of forced oscillation tests in a planar motion mechanism (PMM) are presented. The drag and inertia coefficient values obtained from surge motion tests in the PMM for different Keulegan-Carpenter numbers are presented and discussed. Results illustrates that drag and inertia coefficients, when the vehicle velocity is in the range of 0,1 and 0,8m/s, do not strongly depend on the Reynolds number, however, they are strongly dependent on the Keulegan-Carpenter number. In this context, we can conclude that the oscillation amplitude is the main factor that causes the variation of hydrodynamic coefficients and not the vehicle velocity.

No trabalho foi provada a unicidade da recuperação do coeficiente de condutividade da equação do calor, que por hipótese tem suporte compacto, quando o dado é a distribuíção da temperatura em abertos não simplesmente conexos. / Analisamos o problema inverso da identificação do coeficiente de condutividade $1 + ho$ da equação do calor. Provamos um resultado de unicidade para uma versão linearizada desse problema em $R^n$, para $n$ ímpar, que não depende da hipótese sobre a posição relativa entre o suporte, assumido compacto, da função desconhecida $ho$ e um aberto limitado $\\Omega^$, onde as medidas de temperatura são efetuadas. Provamos o caso em que $\\supp(ho)$ pode ser não simplesmente conexo, e que $\\Omega^$ pode pertencer à uma de suas componentes limitadas. Trata-se de uma extensão, para $n$ ímpar, de um teorema provado por Elayyan e Isakov.

A utilização de controladores preditivos já está de certa forma consolidada na indústria de processos, porém é aplicada, geralmente, a plantas cuja dinâmica é lenta e estável em malha aberta. A proposta deste trabalho é implementar um algoritmo que realize o controle preditivo de um sistema não-linear, instável em malha aberta e com dinâmica relativamente rápida, e que possua técnicas para correção de erro em regime, rejeição de perturbações, tratamento de restrições de entrada e saída, e seguimento de referência. Como sistema-exemplo, empregou-se um processo de levitação magnética construído pela Feedback Instruments. Para possibilitar a utilização de técnicas bem estabelecidas de controle preditivo baseadas em modelos lineares, a estratégia adotada usa versões linearizadas do modelo do levitador. A linearização é refeita a cada período de amostragem, de forma a manter o mais próximo possível o comportamento da planta e do modelo. O algoritmo de controle foi executado no computador mestre de uma topologia mestre-escravo implementada com a ferramenta xPC Target do aplicativo Matlab. Os computadores se comunicam através da interface serial RS-232, e é no computador escrvo, que é inicializado com o kernel xPC Target, que está instalada uma placa de conversão analógica-digital a qual realiza a interface entre o algoritmo e o sistema físico. As simulações computacionais são resolvidas utilizando-se um algoritmo de programação quadrática, acionado pelo comando "quadprog" do matlab. Os teste experimentais também são resolvidos através de uma lei de controle obtida a partir dos conceitos de controle preditivo, porém não levam em consideração as restrições do sistema físico, ou seja as simulações levam em consideração o tratamento de restrições, porém no caso experimental a lei de controle é obtida a partir do caso irrestrito. Ao longo do trabalho são observados, analisados e discutidos resultados obtidos inicialmente por meio de simulação computacional, em seguida através da utilização de um computador analógico e por fim através da implementação do controle junto ao sistema físico. Em todos os casos foi possível não só estabilizar a saída do sistema, como também fazê-la seguir uma determinada trajetória de referência.

Neste trabalho foram revisados os métodos do caminho reverso (RP) e do caminho reverso condicionado (CRP), ambos aplicados à análise e identificação não-paramétrica no domínio da freqüência. A modelagem dinâmica aplicável a uma aeronave rígida também foi revisada. Aplicou-se a abordagem CRP na identificação não-paramétrica das funções de resposta em freqüência de vários modelos simulados, tanto de uma aeronave quanto de modelos de comando de vôo. A maximização da verossimilhança foi aplicada na obtenção de modelos racionais paramétricos no domínio da freqüência, permitindo a transição de um modelo não-paramétrico para outro paramétrico. Desenvolveram-se programas em MATLAB para o cálculo das funções de resposta em freqüência condicionadas, para o cálculo das funções do modelo de aeronave e para a obtenção de modelos racionais paramétricos.

Este trabalho visa desenvolver um conjunto de técnicas com o intuito de determinar os vários parâmetros que compõem o modelo do motor de indução de gaiola, de forma a realizar o autocomissionamento desse motor para aplicações em sistemas de acionamento elétricos de campo orientado pelo método direto. Os procedimentos utilizados visam estabelecer e fornecer boa autonomia ao processo de autocomissionamento, objetivando o seu uso na melhoria do desempenho de sistemas de acionamento já em uso na indústria. A proposta mais significativa é a de eliminação do sensor de velocidade, tornando o autocomissionamento independente de transdutores eletromecânicos, através do uso de métodos estimação baseados na tecnologia de Sistema Ajustável pelo Modelo de Referência. Esse procedimento viabiliza um autocomissionamento sem uso de sensores externos acoplados ao eixo mecânico da máquina. Para evitar o uso de valores absolutos, o que tornaria o trabalho dirigido para aplicações genéricas, todas as equações significativas foram escalonadas, tornando-as próprias para uso específico em sistemas microprocessados, microcontrolados ou com processadores digitais de sinais. Diversos ensaios foram efetuados para a determinação dos principais parâmetros, utilizando-se o processador digital de sinais TMS320F240. Todos os procedimentos para a determinação experimental dos parâmetros foram simulados previamente, assim como a identificação da velocidade necessária para a determinação do momento de inércia do conjunto máquina e carga.