Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344653.pdf: 2108076 bytes, checksum: 191ece33681ef25464279d80eb92f1c5 (MD5) Previous issue date: 2016 / Nesta tese é apresentada uma proposta de sistema de inferência fuzzy interpolativo do tipo Takagi-Sugeno aplicado ao controlador por matriz dinâmica para o controle de sistemas não-lineares de modelo Hammerstein. Embora a literatura de controladores preditivos baseados em modelo seja vasta há uma necessidade quanto a aplicações MIMO (Multiple Input Multiple Output) para modelos Hammerstein. Parte do problema está na dificuldade em modelar a não-linearidade e utilizar este modelo na estrutura de controle preditivo baseado em modelo. Uma possibilidade é o uso de otimização numérica para resolver o conjunto de equações do controlador preditivo porém esta é uma alternativa computacionalmente custosa e em algumas situações inexequível, já que pode não atender requisitos de aplicação prática. Por outro lado é possível utilizar no controlador um compensador de saída cujo objetivo é cancelar a não-linearidade estática do modelo Hammerstein através da sua função inversa, resultando em um projeto pseudo-linear. A vantagem desta abordagem é que o sistema resultante se comporta como um sistema linear e assim é possível aplicar técnicas clássicas de estabilidade, robustez e análise frequencial. O objetivo principal desta tese é a aplicação do controlador por matriz dinâmica em sistemas MIMO com modelo Hammerstein. A não-linearidade do modelo é compensada usando um método conhecido como busca iterativa, onde é escolhida a melhor solução da função inversa, no caso de múltiplas soluções. Para modelar a não-linearidade estática do modelo Hammerstein foi desenvolvido um interpolador fuzzy Takagi-Sugeno, chamado Interpolador Hipercúbico de Lógica Fuzzy (FLHI - Fuzzy Logic Hypercube Interpolator). Neste interpolador as funções de pertinência agem como funções de base. Conjunção lógica de funções de pertinência de base no espaço de um hipercubo unitário permite interpolação multivariável de N dimensões. A escolha de funções de pertinência determina características interpoladoras, permitindo que FLHI se comporte como um interpolador vizinho mais próximo, linear, spline, Lanczos ou cúbico, para citar alguns. O interpolador proposto é aplicado como solução ao problema de modelagem de não-linearidades estáticas, já que é capaz de modelar tanto uma função quanto sua função inversa. Três casos de estudo da literatura são apresentados: um sistema SISO (Single Input Single Output), um sistema MISO (Multiple Input Single Output) e um sistema MIMO. Bons resultados são alcançados ao que se diz respeito a métricas de desempenho tais como rastreamento de referência, variação de controle e robustez. Os resultados obtidos indicam a aplicabilidade do método proposto como compensador de saída em controle preditivo, devido a sua capacidade em modelar não-linearidades estáticas de sistemas Hammerstein e suas funções inversas.<br> / Abstract : This thesis presents a proposal for a fuzzy Takagi-Sugeno inference system applied to dynamic matrix control for control of non-linear systems with Hammerstein Model. Although the model based predictive control literature is vast there is a necessity regarding MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) applications for Hammerstein model. Part of the problem lies in the difficulty in modelling the nonlinearity and using this model in a predictive control structure. One possibility is the use of numeric optimization to solve the set of predictive control equations, however this is a computationally expensive alternative and in some situations unfeasible, since it may not comply to practical requirements. On the other hand, it's possible to use an output compensator in the controller with the goal of cancelling the static nonlinearity in the Hammerstein model through its inverse function. The advantage of this approach is that the resulting system behaves as a linear system and as such it's possible to apply classical techniques for stability, robustness and frequency analysis. The main objective of this thesis is the application of dynamic matrix control to MIMO systems with Hammerstein model, the nonlinearity of the model is compensated using a method known as iterative search, where the best solution of the inverse function is chosen, in the case of multiple solutions. A fuzzy Takagi-Sugeno interpolator was created aiming to model static non-linearities in Hammerstein Models, called Fuzzy Logic Hypercube Interpolator (FLHI). In this interpolator membership functions act as kernel functions. Logical conjunction of kernel membership functions in unitary hypercube space allow N-dimension multivariable interpolation. Choice of membership functions determine interpolating characteristics, enabling FLHI to present itself as an interpolator such as nearest neighbor, linear, spline, Lanczos or cubic, to name a few. The proposed interpolator is applied as a solution to the problem of modeling static non-linearities, since it is capable of modeling both a function and its inverse function. Three case studies from literature are presented: a SISO (Single-Input Single-Output) system, a MISO (Multiple-Input Multiple-Output) system and a MIMO system. Good results are obtained regarding performance metrics such as set-point tracking, control variation and robustness. Obtained results indicate applicability of the proposed method in modeling static non-linearities of Hammerstein systems and its inverse functions as implementation of an output compensator in predictive control.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-20T17:34:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T19:21:38Z : No. of bitstreams: 1 191336.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Os problemas oriundos dos fenômenos naturais, sociais e econômicos normalmente envolvem um gran-de volume de dados. Uma eficiente transformação desses dados em informação útil possivelmente passa por uma redução de dimensionalidade. Esta redução, quando realizada por componentes principais, en-volve a decisão da seleção do número adequado de componentes principais. Os métodos freqüente-mente utilizados para esse propósito são fundamentados apenas na variância explicada pelas compo-nentes principais. Dessa forma, deixando de contemplar informações relevantes, como por exemplo, as cargas fatoriais e o conhecimento do pesquisador e/ou especialista sobre o problema em estudo. Neste trabalho desenvolve-se um método para a seleção do número de componentes principais com base na Lógica Difusa. O uso da Lógica Difusa contribui para o aperfeiçoamento do método de Análise de Com-ponentes Principais ao permitir agregar o conhecimento do pesquisador e/ou especialista, sobre o pro-blema, às informações estatísticas dos dados. Assim, possibilita fornecer subsídios importantes no apoio à tomada de decisão. Na busca da validação do método proposto realizou-se um estudo comparativo, por meio de amostras simuladas, com os métodos de Kaiser e da Porcentagem Acumulada de Variância Explicada. Neste estudo de comparação, o método proposto apresentou resultados superiores aos outros dois na seleção do número de componentes principais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2012-10-21T01:06:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Esta pesquisa trata de um método de apoio à decisão, na avaliação de impactos ambientais. Este método consiste na avaliação das mudanças no estado da qualidade ambiental, estimadas a partir de análises das possíveis mudanças nos indicadores de estado, decorrentes da implantação de um projeto e suas alternativas. O produto desenvolvido é principalmente um método para avaliação de impactos ambientais, utilizando a lógica e a programação computacional fuzzy. Esta técnica foi utilizada com o fim de capacitar a operação com variáveis difusas e fazer inferências sobre valores econômicos, sociais, culturais e indicadores ambientais. O método foi testado em um exemplo na APA de Anhatomirim, na previsão de cenários futuros decorrentes das alternativas de projeto de adequação de traçado e pavimentação da rodovia SC-410, que liga a BR-101 à sede do Município de Governador Celso Ramos, em Santa Catarina. O método desenvolvido é capaz de possibilitar aos decisores, uma melhor compreensão dos diversos cenários esperados, habilitando decisões mais robustas em relação à implantação e operação de obras, empreendimentos e atividades e suas conseqüências, baseado na avaliação de indicadores de impactos ambientais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-21T05:38:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199133.pdf: 1774834 bytes, checksum: b79901db3e0ed2f2676a98ea95010ecf (MD5) / O presente trabalho trata de quantificar a diferença entre a identidade e a imagem corporativas por meio de um índice, aqui denominado IFIC (Índice de Fidelidade à Identidade Corporativa). Para tanto, desenvolveu-se um método que compara os níveis de adequação de uma empresa a um conjunto de dez adjetivos avaliados sob o ponto de vista de seus gestores (identidade) e do ponto de vista de observadores internos e externos (imagem). A fim de contemplar as incertezas oriundas do uso da linguagem natural, empregada para quantificar a adequação da empresa ao adjetivo, utilizou-se a lógica difusa. O método foi empregado em dezenove empresas de tecnologia instaladas na região da Grande Florianópolis, Santa Catarina.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:22:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 209415.pdf: 2975657 bytes, checksum: 5aa598c6c3624c2538348a4813654e45 (MD5) / As ferramentas de monitoramento de tráfego de rede, proprietárias ou não, distribuídas comercialmente ou de acesso livre, apresentam as mais variadas características. Apesar das facilidades de monitoramento, o processo de diagnóstico, verificado empiricamente, ainda é uma tarefa difícil. A cada momento o administrador de rede, que tem suas decisões apoiadas basicamente em dados, depara-se com situações que exigem tratamento de incertezas. A presente pesquisa tem como objetivo principal aplicar e avaliar o uso das técnicas da lógica difusa na procura de relações, entre os dados presentes no tráfego de rede, que possibilitem apurar diferentes estados de comportamento da rede no momento em que ocorram. Os processos baseados em lógica difusa permitem representar expressões qualitativas ou descritivas, incorporadas em frases simbólicas, que são mais naturais e intuitivas, facilitando o processo de automatização do monitoramento de tráfego. A efetiva utilização de um protótipo implantado em um ambiente de produção de rede comprova a eficácia do uso da lógica difusa no suporte à atividade de monitoração de tráfego de rede.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação / Made available in DSpace on 2012-10-21T11:15:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241439.pdf: 2409858 bytes, checksum: 84bba52efd376cd3ac94a5b16b23787d (MD5) / Recentes avanços na forma de aquisição de dados têm mostrado uma revolução de aumento de capacidade tecnológica de armazenamento destes. Notificações de servidores web, dados de transações de clientes, compras com cartão de crédito, uso de cartão fidelidade, entre outros, produzem terabytes de dados, diariamente, que são úteis como dados históricos, mas não tão úteis quanto poderiam ser se fossem efetivamente processados de forma que pudessem fornecer padrões e tendências. Esses padrões e as tendências são conhecimentos extraídos (descobertos) desses dados. A Descoberta de Conhecimento em Base de Dados (DCBD) é um campo interdisciplinar de pesquisa que mescla conceitos de estatística, de inteligência artificial e de banco de dados. O seu estudo é motivado pelo crescimento da complexidade, e da quantidade de dados oriundos de todas as esferas do domínio humano e da necessidade de extrair informações úteis dos dados coletados. A descoberta de regras de associação é uma área da DCBD que tem por objetivo encontrar conjuntos de itens freqüentes em transações de uma base de dados e inferir regras capazes de mostrar como um conjunto de itens sofre influência na presença de outros conjuntos de itens. O uso de regras de associação no processo de DCBD tem sido utilizado por diversos pesquisadores. Contudo, os modelos para descoberta de regras de associação trabalham com medidas numéricas. No cálculo das medidas de atração/repulsão, esses métodos utilizam uma base de dados, considerando a ocorrência ou não do evento. Trabalhando dessa forma com uma matriz denominada de matriz de co-ocorrência, que contém valores binários onde 0 (zero) representa a não ocorrência e 1 (um), a ocorrência do evento. Porém, essa matriz utilizada para o cálculo de atração/repulsão entre produtos, com valores binários, despreza a intensidade da associação dos eventos e a quantidade de produtos comprados. Dessa forma, a matriz de co-ocorrência utilizada para o cálculo das medidas de associação não reconhece a imprecisão da ocorrência ou não ocorrência conjunta dos eventos. Para o tratamento da imprecisão podem ser utilizadas a teoria dos conjuntos difusos e da lógica difusa. A modelagem da imprecisão utilizando a abordagem difusa parece ser adequada para tratar o problema da imprecisão presente, não considerada na matriz de co-ocorrência. Assim, esta pesquisa teve por objetivo verificar a adequação da abordagem difusa para modelar a imprecisão contida na matriz de co-ocorrência utilizada no cálculo da medida atração/repulsão, para propor um modelo difuso para o cálculo de atração/repulsão. Para a modelagem do método proposto foi necessária a identificação dos métodos mais usados em MBA e a identificação dos modelos de regras usados na lógica difusa; a construção de conjuntos difusos para representar termos lingüísticos usados para as variáveis de entrada e a adequação dos limites dos intervalos das funções de pertinência. Foram avaliadas várias combinações de funções de pertinência em conjunto com os principais modelos de regras, usando várias amostras de associações entre produtos oriundas de base de dados de três segmentos comerciais. A partir daí, foi proposto um método que mapeia entradas numéricas de freqüências para termos lingüísticos e que possibilita como saída a classificação de associação. Podendo ser de atração ou repulsão, com grau de associação baixa, moderada ou alta. O método mostrou bons resultados e pode ser aplicado na área comercial para análise de dados históricos de vendas. Além disso, pode ser usado nos pontos de vendas para auxiliar o atendente a oferecer um novo produto a determinados clientes, baseado na sua compra atual, porque a resposta do sistema pode ser dada em linguagem natural, o que torna acessível a qualquer usuário do sistema. Pode-se também usar o método para fazer consultas usando linguagem natural.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-22T04:18:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T19:45:27Z : No. of bitstreams: 1 203486.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Este trabalho tem como objetivo considerar a preferência dos envolvidos com determinados modos de transporte urbano sejam usuários ou gestores, com relação a certos critérios estabelecidos pelo estudo: flexibilidade, segurança, confiabilidade, conforto, rapidez, adequação da tecnologia à demanda, disponibilidade de espaço, custos e meio ambiente. As opiniões estão referenciadas às seguintes opções de transporte: automóvel, caminhada, bicicleta, motocicleta, meio virtual, ônibus, táxi, trens/monotrilhos, metrô e barcos. Faz-se aqui a consideração ao meio virtual, significando, para este trabalho, o ato de não se deslocar, utilizando-se para tanto das tecnologias disponíveis, como, por exemplo, a rede mundial de computadores (Internet). O campo de atuação desta pesquisa está limitado à parte insular de Florianópolis, em função de suas características extremamente complexas motivadas pela existência de ecossistemas frágeis e ao mesmo tempo fundamentais à garantia da continuidade qualitativa da cidade. Percorre-se, ainda que de maneira breve, a trajetória do fenômeno urbano a fim de situar o leitor em uma linha histórica. Outras questões consideradas cruciais neste início do século XXI, como a reorganização do espaço e do tempo e a influência das tecnologias digitais sobre eles; as abordagens relativas ao modelo econômico e seu reflexo na organização das cidades são também descritas. Faz-se um apanhado histórico sobre o planejamento dos transportes no Brasil, destacando-se e caracterizando-se os principais modos de transporte urbano. Dedica-se um espaço à elucidação das características da ferramenta metodológica empregada na pesquisa e a lógica difusa, onde são expostas suas origens, suas variações matemáticas, seus diversos campos de aplicação, vantagens, perspectivas e exemplos de utilização. Os dados coletados através de questionários estão tabulados e comentados, expondo as principais observações elaboradas à luz dos objetivos propostos. O final do trabalho traz as conclusões oriundas das reflexões suscitadas a partir da análise dos dados, faz-se sugestões consideradas importantes ao desenvolvimento dos projetos de transporte para cidade de Florianópolis, considera-se as limitações presentes nesta pesquisa e são recomendados novos campos de análise para trabalhos futuros.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-19T17:27:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189234.pdf: 20937157 bytes, checksum: 841192e654efd8cedb9d6c343040a9da (MD5) / A dinâmica das interações de grupos de usuários com o meio ambiente tem se intensificado a ponto de ameaçar a disponibilidade dos recursos naturais. As previsões para as zonas costeiras, em especial, apontam para o esgotamento de recursos e para a perspectiva de superpopulação. O estudo do impacto de ações humanas nessas zonas por meio de modelos matemáticos apresenta limitações em capturar a natureza da percepção dos atores e em expressar a sua conseqüente distribuição no espaço. A presente tese propõe um modelo de simulação baseado em agentes para a análise de cenários de ocupação de zonas costeiras, a partir da modelagem da percepção espacial desses agentes, construída através de Lógica Difusa. A modelagem baseada em agentes trata-se de novo enfoque para simulações e envolve a reprodução do mundo real em um virtual, onde são conduzidos experimentos. Nesse universo virtual, cada agente é representado como uma entidade independente, capaz de agir localmente, em resposta à sua percepção, comportamento e alterações de parâmetros ambientais. A Lógica Difusa vem sendo empregada com bastante sucesso no manuseio da incerteza associada ao mundo real e permite a utilização de termos lingüísticos em sistemas computacionais. O desenvolvimento de um protótipo possibilitou a comprovação da viabilidade de aplicação do modelo em casos reais, bem como a captura de comportamento real de indivíduos em zonas costeiras. Além disso, a aplicação do modelo em um caso real demonstra o seu poder de previsibilidade e o subsídio a estudos ambientais por meio de simulação computacional, indicando um grande potencial para testes de hipóteses sobre o papel que cada indivíduo representa no funcionamento global de um sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-19T18:21:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190526.pdf: 3490920 bytes, checksum: acb435b4278f749b65829b73fa3fc548 (MD5) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma aplicação de um sistema de controle de tráfego urbano baseado em um modelo utilizando lógica fuzzy. As mudanças ocorridas em nossa sociedade nos últimos anos com o crescimento populacional e o aumento do número de veículos em vias públicas trouxeram problemas como o tráfego intenso e congestionamentos de trânsito. Diariamente perde-se muito tempo em cruzamentos e paradas, e há freqüentes acidentes em vias, trazendo não só prejuízos econômicos, mas também transtornos para o bem estar e para a qualidade de vida das pessoas. Nesta dissertação propõe-se uma contribuição visando amenizar esses inconvenientes. Para tal, a mesma vale-se da ciência da computação e de suas técnicas de inteligência artificial, introduzindo um sistema inteligente de controle de tráfego que melhore o fluxo de atendimento de veículos que concorrem em uma dada interseção, controlando o tempo de ciclo dos semáforos e baseando-se em sistemas atuais existentes de engenharia de tráfego.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-22Bitstream added on 2014-06-13T19:24:01Z : No. of bitstreams: 1 lotufo_fa_dr_guara.pdf: 770948 bytes, checksum: 85cf3f28deae1f6244636a7884900791 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta uma metodologia para desenvolvimento de sensores virtuais capazes de inferir variáveis de processos altamente não lineares e variantes no tempo. A metodologia proposta emprega modelagem nebulosa de sistemas dinâmicos complexos, em que a parte antecedente das regras emprega a técnica de agrupamento (clusterização) de Gustafson-Kessel (product space clustering), e os parâmetros da parte conseqüente das regras são estimados utilizando-se o algoritmo dos mínimos quadrados recursivos, com fator de esquecimento variável. O algoritmo proposto foi avaliado por meio de um modelo virtual implementado em ambiente Matlab®/Simulink® para o processo de neutralização de pH, amplamente utilizado pela literatura técnico-científica para investigação de algoritmos de identificação, controle de processos e simulação de sistemas não lineares e variantes no tempo. O algoritmo de identificação nebulosa proposto e implementado neste trabalho, utilizado como sensor virtual de pH, forneceu resultados muito coerentes, quando comparado com outras técnica de modelagem da literatura, no tocante ao tempo de resposta, erro de predição, capacidade de adaptação e número de amostras necessárias à fase de treinamento / The design of a virtual sensor involves the choice of variables to be measured and the choice of a method for obtaining the model. This paper presents a methodology for developing virtual sensors capable of inferring process variables highly nonlinear and time varying. The proposed methodology employs fuzzy modeling of complex dynamic systems in which the antecedent part of rules employs the technique of clustering Gustafson-Kessel (product space clustering), and the parameters of consequent part of rules are estimated using the algorithm of the minimum recursive squares with variable forgetting factor. The algorithm was evaluated through a virtual model implemented in Matlab®/Simulink® for the pH neutralization process, widely used by scientific and technical literature to investigate the identification algorithms, process control and simulation of nonlinear systems and variants in time. The fuzzy identification algorithm proposed and implemented in this work, used as a virtual sensor of pH, provided very interesting results when compared with other modeling technique of the literature regarding the response time, error prediction, adaptive capacity and number of samples necessary for the training phase