Submitted by SIDNEY BRUCE SHIKI null (sbshiki@gmail.com) on 2016-04-02T14:43:01Z No. of bitstreams: 1 Thesis_PhD_SBShiki.pdf: 10090180 bytes, checksum: c44d2ebecbed6d011cf61ceabdfd3494 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-04-05T14:42:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 shiki_sd_dr_ilha.pdf: 10090180 bytes, checksum: c44d2ebecbed6d011cf61ceabdfd3494 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T14:42:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 shiki_sd_dr_ilha.pdf: 10090180 bytes, checksum: c44d2ebecbed6d011cf61ceabdfd3494 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Estruturas com comportamento não-linear são frequentes em dinâmica estrutural, principalmente considerando componentes parafusados, com juntas, folgas ou estruturas flexíveis sujeitas à grandes deslocamentos. Desse modo, o monitoramento de estruturas com métodos lineares clássicos, como os baseados em parâmetros modais, podem falhar drasticamente em caracterizar efeitos não-lineares. Neste trabalho foi proposta a utilização de séries de Volterra para identificação de sistemas mecânicos não-lineares em aplicações de detecção de danos e quantificação de parâmetros. A propriedade deste modelo de representar separadamente os componentes de resposta linear e não-linear do sistema foi aplicada para se construir índices de dano que evidenciam a necessidade de modelagem não-linear. Além disso métricas de resíduo linear e não-linear dos termos do modelo de Volterra são empregadas para identificar modelos paramétricos da estrutura. As metodologias propostas são ilustradas em bancadas experimentais de modo a evidenciar a importância de fenômenos não-lineares para o monitoramento de estruturas. / Nonlinear structures are frequent in structural dynamics, specially considering screwed components, with joints, clearance or flexible components presenting large displacements. In this sense the monitoring of systems based on classical linear methods, as the ones based on modal parameters, can drastically fail to characterize nonlinear effects. This thesis proposed the use of Volterra series for nonlinear system identification aiming applications in damage detection and parameter quantification. The property of this model of representing the linear and nonlinear components of the response of a system was used to formulate damage features to make clear the need of nonlinear modeling. Also metrics based on the linear and nonlinear residues of the terms of the Volterra model were employed to identify parametric models of the structure. The proposed methodologies are illustrated in experimental setups to show the relevance of nonlinear phenomena in the structural health monitoring. / FAPESP: 2012/04757-6 / FAPESP: 2013/25148-0 / FAPESP: 2012/21195-1 / FAPESP: 2015/03560-2

Orientador: Samuel da Silva / Abstract: Nonlinear structures are frequent in structural dynamics, specially considering screwed components, with joints, clearance or flexible components presenting large displacements. In this sense the monitoring of systems based on classical linear methods, as the ones based on modal parameters, can drastically fail to characterize nonlinear effects. This thesis proposed the use of Volterra series for nonlinear system identification aiming applications in damage detection and parameter quantification. The property of this model of representing the linear and nonlinear components of the response of a system was used to formulate damage features to make clear the need of nonlinear modeling. Also metrics based on the linear and nonlinear residues of the terms of the Volterra model were employed to identify parametric models of the structure. The proposed methodologies are illustrated in experimental setups to show the relevance of nonlinear phenomena in the structural health monitoring. / Resumo: Estruturas com comportamento não-linear são frequentes em dinâmica estrutural, principalmente considerando componentes parafusados, com juntas, folgas ou estruturas flexíveis sujeitas à grandes deslocamentos. Desse modo, o monitoramento de estruturas com métodos lineares clássicos, como os baseados em parâmetros modais, podem falhar drasticamente em caracterizar efeitos não-lineares. Neste trabalho foi proposta a utilização de séries de Volterra para identificação de sistemas mecânicos não-lineares em aplicações de detecção de danos e quantificação de parâmetros. A propriedade deste modelo de representar separadamente os componentes de resposta linear e não-linear do sistema foi aplicada para se construir índices de dano que evidenciam a necessidade de modelagem não-linear. Além disso métricas de resíduo linear e não-linear dos termos do modelo de Volterra são empregadas para identificar modelos paramétricos da estrutura. As metodologias propostas são ilustradas em bancadas experimentais de modo a evidenciar a importância de fenômenos não-lineares para o monitoramento de estruturas. / Doutor

De nos jours, les éoliennes contribuent à une large partie de production d'énergie dans le monde. En 2013, 2,7% de la production d'électricité mondiale était éolienne, avec un objectif d'atteindre 14% de la demande d'électricité totale en 2020. Pour satisfaire ces exigences, la taille standard de la turbine éolienne tend à grandir. Les éoliennes de tailles des mégawatts sont très coûteuses, et leur rendement devrait être optimisé pour maximiser l'énergie produite et protéger les équipements de toute dégradation pour optimiser leur durée de vie.Dans ce projet de thèse, la commande prédictive à base de modèle (MPC) est utilisée pour la commande et la commande tolérante aux défauts de l'éolienne. Afin d'optimiser le temps de calcul de la commande MPC, qui peut rendre son implémentation en ligne irréalisable, les entrées de la commande ont été paramétrées par les fonctions de Laguerre (LMPC) ou les fonctions de Kautz (KMPC). Ceci a permis de réduire le temps de calcul d'un tiers. La commande MPC robuste par approche min-max a également été considérée dans l'objectif de rendre la stratégie de commande robuste aux incertitudes paramétriques, et à l'apparition de défauts. Ces différentes stratégies ont état évaluées sur un modèle de l'éolienne à deux masses, avec une commande multi entrée/multi avec contraintes sur les entrées et les sorties.Dans le chapitre V, la commande MPC paramétrée par les fonctions de Laguerre ou de Kautz a été reformulée dans l'unique objectif de compenser le défaut. En effet, sur une éolienne en fonctionnement stable et possédant des lois de commande qui ne s'accommode pas aux défauts, il est possible de calculer la correction nécessaire à considérer par les lois existantes afin de compenser le défaut, si le défaut est bien détecté et estimé. Cette stratégie est recherchée si l'industriel ne souhaite pas changer les lois de commande établies sur l'éolienne, car les stratégies de commande MPC discutées peuvent faire l'ensemble de travail : poursuite de la trajectoire désirée et l'accommodation aux défauts / Nowadays, wind turbines contribute to a large part of energy production in the world. In 2013, 2.7% of global electricity production was based on wind power, with a goal of reaching 14% of total electricity demand in 2020. The progression was remarkable in the last years, namely in France where the wind power generation increased from 2.5 TWh (terawatt-hour) in 2013 to 21.1 TWh in 2015.In order to satisfy these objectives, the standard size of the wind turbine tends to grow. However, the megawatt size wind turbines are very expensive and thus their efficiency has to be optimized in order to maximize the produced energy. Furthermore, it is aimed to protect the equipment from damage and maximize the service life of wind turbines, which is usually 20 years.In this thesis, model predictive control (MPC) is used to control the wind turbine and to identify the faults that could occur. Since the computation time in the MPC strategy is high, its use in real time fast systems may become unfeasable. To overcome this difficulty, the MPC control inputs are parametrized by Laguerre functions (LMPC) or Kautz functions (KMPC). This allowed decreasing the computation time by 33% compared to non-parametrized MPC. The min-max MPC approach is also considered in order to render the control strategy robust to parametric uncertainties and faults scenarios.These control strategies are evaluated on a wind turbine model with a multi-input (pitch angle and generator torque) / multi- output (generator power and generator speed) control, with constraints on inputs and outputs. These results are discussed in Chapter IV.In Chapter V, the Laguerre or Kautz parameterized MPC is reformulated with the objective of faults compensations. Indeed, if the faults are detected and estimated then it is possible to calculate the correction required to compensate these faults. This strategy becomes interesting from a wind turbine is operated with a controller that is not aimed to be changed for security or cost reasons, and the objective of the operator is only to compensate actuator or sensor faults. In these simulations, an available benchmark was used with the controller implemented in it.The thesis also contains a bibliographic and three introductory chapters discussing the state of the art of the turbine model, its control, fault detection and the MPC strategies used in this work

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Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO OSCAR SCUSSEL.pdf: 4301786 bytes, checksum: 8a64e99e73bc5e4478b9e5077d78baed (MD5) Previous issue date: 2013-03-04 / Impulse Response Functions (IRFs) are important in many engineering applications, mainly in structural dynamics and modal analysis involving experimental modal tests. These IRFs can be identified through several methods. Among these, the classical covariance method is one of the most used and it is based on the sum of convolution from the correlation functions between input and output signals known. However, this method is limited because it employs a large number of samples and has drawbacks related to over parametrization. In this sense, this work presentes and review the covariance method expanded in the ortonormal basis Kautz functions, because this alternative way allows to avoid these drawbacks. In order to ilustrate the procedure an algorithm with multiple objective functions to obtain the optimal poles of the Kautz filter is shown. The results are provided through three degree-of-freedom mechanical system simulated and experimental data in a beam to show the advantages, drawbacks, simplicity and efficiency of the proposed approach. / As funções de resposta ao impulso (IRFs) exercem papel de destaque na identificação de sistemas reais quando têm-se o conhecimento dos dados de entrada/saída do sistema. Essas IRFs são relevantes em muitas aplicações de Engenharia, especialmente em análise modal experimental de estruturas. Dentre os métodos para obtenção dessas IRFs, destaca-se o clássico método das covariâncias baseado na soma de convolução das funções de correlação entre os sinais de entrada e saída conhecidos. No entanto, esse método é limitado quando são coletadas muitas amostras e possui algumas desvantagens como efeitos de sobreparametrização. Neste sentido, este trabalho apresenta e revisa o método das covariâncias expandido na base ortonormal de Kautz para aplicações em identificação de sistemas mecânicos, pois essa forma alternativa permite evitar esses efeitos de sobreparametrização. Para obter os pólos ótimos dos filtros de Kautz, emprega-se um algoritmo multi-objetivo. Os resultados são verificados através de um sistema mecânico com três graus de liberdade e em dados experimentais a partir de uma viga na condição livre-livre no qual verificam-se as vantagens, desvantagens, simplicidade e eficiência do método proposto.

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Dans cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux de communications optiques avec d'une part des réseaux en espace libre optique et d'autre part des réseaux à fibres optiques.<br /><br />Dans un premier temps, nous étudions l'implantation en espace libre optique de réseaux de communications à l'aide de l'architecture OTIS (Optical Transpose Interconnection System), proposé dans [MMHE93]. Nous proposons une modélisation de ces réseaux par les graphes H(p,q,d) que nous cherchons ensuite à caractériser. Nous étudions en particulier les isomorphismes entre ces graphes et des graphes connus (de Bruijn, Kautz et autres graphes à alphabet). Nous développons une famille de graphes à alphabet contenant de nombreux graphes isomorphes au de Bruijn, que nous utilisons pour obtenir une implantation optimale, au sens de la minimisation du nombre de lentilles, du de Bruijn avec OTIS. Nous étudions aussi une famille de réseaux modélisés par des hypergraphes orientés, appelées stack-Kautz, pour laquelle nous donnons un algorithme de routage et des protocoles de contrôles.<br /><br />Dans un deuxième temps, nous nous intéressons au problème de la sécurisation par protection dans les réseaux WDM, qui consiste à utiliser des ressources prédéterminées et dédiées pour assurer la continuité du trafic lors de la rupture d'un faisceau de fibres dans le réseau. Nous décrivons de nombreuses stratégies de protection de l'instance et du réseau. Nous étudions plus particulièrement la protection par sous-réseaux qui consiste au partage de ressources de protection par un ensemble de requêtes formant un sous-réseau particulier (circuit). Nous donnons une solution optimale au problème de la protection par sous-réseaux dans le cas où le réseau est un cycle et les requêtes représentent un échange total.

Orientadores: Milton Dias Junior e Vicente Lopes Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T04:58:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Samuelda_D.pdf: 9025537 bytes, checksum: ac86884d08ba00adbf77aeac335e7acc (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A contribuição deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para detecção e localização de danos considerando apenas respostas de deslocamento ou aceleração e medidas obtidas por atuadores e sensores piezelétricos (PZTs) distribuídos e colados em estruturas flexíveis. Modelos de filtros discretos do tipo auto-regressivos, como AR-ARX, ARMA e ARMAX, são usados para extrair um indicador de danos a partir dos erros de predição linear destes filtros. Investiga-se também o uso de séries discretas de Wiener/Volterra escritas com filtros de Kautz para obtenção de erros de predição não-lineares. Para classificar os erros de predição (lineares ou não-lineares) nas classes ¿sem dano¿ ou ¿com dano¿ comparou-se o uso de ferramentas não-supervisionadas de classificação de padrões estatísticos, como agrupamento fuzzy e controle estatístico de processos. Testes numéricos e experimentais foram realizados e os resultados alcançados com a metodologia desenvolvida apresentaram vantagens em relação aos métodos convencionais que são discutidas no decorrer do trabalho / Abstract: This work proposes a novel approach to detect and locate incipient damage in structures by using only acceleration responses and coupled piezoelectric actuators and sensors. Though the major focus in smart damage detection is given by on the monitoring of the electrical impedance in the frequency domain, the current contribution applies a novel technique based on time series analysis. Regressive models, such as AR-ARX, ARMA and ARMAX, are employed to extract a feature index using the linear prediction errors. The use of nonlinear prediction by using discrete-time Wiener/Volterra models expanded by Kautz filter is also investigated. In order to decide correctly whether damage exists or not, a set of unsurpervised statistical pattern recognition techniques, namely the fuzzy clustering and the statistical process control, are implemented. Several numerical and experimental tests are performed to illustrate and compare the methodology developed with classical approaches. The efficacy of the approach is demonstrated through these tests / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica