Orientador: Samuel da Silva / Resumo: Muitas aplicações da engenharia envolvem estruturas essencialmente não-lineares onde várias técnicas têm sido recentemente estudadas e investigadas por muitos pesquisadores. Dentre as várias abordagems, as que usam séries de Volterra têm apresentado propriedades úteis para fornecer um melhor entendimento para identificação e análise. Neste contexto, a presente tese propõem novas contribuições em como usar as séries de Volterra para caracterização, identificação e análise dinâmica de sistemas não-lineares usando sinais de entrada e saída e sinais somente de saída. Inicialmente, apresenta-se uma metodologia para análise de sistemas mecânicos não-lineares através das funções de resposta em frequência de alta-ordem (HOFRFs) e o conceito de HOFRFs estendidas com dados apenas de saída é introduzido e descrito em detalhes. Após isso, uma abordagem para identificação de sistemas não-lineares com base nas séries de Volterra através da expansão na base ortonormal de Kautz é proposta. Essa técnica permite identificar os seus núcleos mais facilmente e permite separar as contribuições dos termos lineares e não-lineares usando somente sinais de saída. Além disso, uma metodologia para análise modal de sistemas fracamente não-lineares sujeito a excitações com vários níveis de amplitude é também apresentada. A contribuição desse novo método reside no fato de que as HOFRFs são simplesmente estimadas como função das FRFs lineares. Basicamente, essa metodologia estende o conceito ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Most recent engineering applications involve structures essentially nonlinear where several techniques have been recently studied and investigated by many researchers. Among them, the methods based on Volterra series expansion have presented powerful properties to provide a better understanding for identification and analysis. In this context, the present thesis proposes new contributions in how to use Volterra series for characterization, identification and dynamical analysis of nonlinear systems based on input and output signals and output-only signals. Initially, a methodology for analysis of nonlinear mechanical systems through higher-order frequency response functions (HOFRFs) is presented and the concept of extended HOFRFs based on output-only is introduced and described in detail. Afterwards, an approach for identification of nonlinear systems based on Volterra series through the expansion onto orthonormal Kautz basis is proposed. This technique allows to identify the Volterra kernels easily and enable to split the contribution of the linear and nonlinear terms using input-output as well as output-only signals. Furthermore, a methodology for modal analysis of weakly nonlinear systems under multilevel excitation is also proposed. The contribution of this new approach lies in the fact that HOFRFs are simply computed as functions of the linear FRFs. Basically, it extends the conventional experimental modal analysis methods in order to characterize and treat no... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Adalberto Zanatta Neder Lazarini null (adalberto.lazarini@yahoo.com) on 2017-02-02T20:05:36Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Adalberto - Final.pdf: 1297717 bytes, checksum: 4cea64840d9e8f7f2841989ef7ea349a (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-06T17:12:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lazarini_azn_me_ilha.pdf: 1297717 bytes, checksum: 4cea64840d9e8f7f2841989ef7ea349a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T17:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lazarini_azn_me_ilha.pdf: 1297717 bytes, checksum: 4cea64840d9e8f7f2841989ef7ea349a (MD5) Previous issue date: 2017-01-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho são feitas análises sobre quando as condições de existência dos teoremas apresentados por (GUEDES, 2015), que propõem condições necessárias e suficientes para a estabilidade de sistemas não lineares de tempo contínuo descritos através de modelos fuzzy Takagi-Sugeno (TS), que transformam sistemas não lineares em um conjunto convexo de sistemas lineares a partir de regras se-então, baseadas em Funções de Lyapunov Fuzzy (FLF), são satisfeitas. Primeiramente, são analisados os casos particulares de 3 e 4 modelos locais. Logo após, são tratados casos genéricos, com quantidades de regras tanto pares quanto ímpares, identificando quando as condições impostas pelos teoremas citados são satisfeitas. Para os casos nos quais as condições não são satisfeitas, é proposto também um algoritmo para obtenção do “pior caso” possível, varrendo todas as possibilidades que o sistema apresenta. Este algoritmo oferece condições necessárias e suficientes para o problema e também pode ser utilizado quando as condições exigidas pelos dois teoremas apresentados em (GUEDES, 2015) são satisfeitas. Por fim, são analisadas as contribuições do uso do algoritmo, onde são considerados parâmetros como número de LMIs, número de variáveis matriciais simétricas nxn simétricas utilizadas na resolução das LMIs e tempo computacionalmente necessário. / In this work,the required conditions for the theorems presented by(GUEDES,2015), which propose necessary and sufficient conditions for the stability of continuous-time nonlinear systems described by Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models based on Lyapunov fuzzy functions (LFF), are analysed. First of all, the cases with 3 and 4 local models are considered. After that, generic cases are studied, with odd or even number os rules, identifying when the conditions imposed by these theorem shold. If the conditions are not satisfied, an algorithm is proposed as way of finding the “worst case scenario” for the system, considering all possible options. This algorithm offers necessary and sufficient conditions for solving this problem and also can be used when the conditions for the application of the theorems presented in(GUEDES,2015) hold. Finally,the algorithm’s contributions are analyzed, considering parameters such as number of LMIs,number of symmetric matricial variables used on solving the LMIs and computational time.

Estimar a região de estabilidade de um ponto de equilíbrio assintoticamente estável é importante em aplicações tais como sistemas de potência, economia e ecologia. A compreensão da estrutura qualitativa da fronteira da região de estabilidade é fundamental para estimar com eficiência a região de estabilidade. Caracterizações topológicas e dinâmicas da fronteira da região de estabilidade foram desenvolvidas ao longo das últimas décadas. Estas caracterizações foram desenvolvidas sob hipóteses de hiperbolicidade dos pontos de equilíbrio na fronteira e transversalidade. Para sistemas que dependem de parâmetros, a condição de hiperbolicidade pode ser violada em pontos de bifurcações. Estaremos interessados em estimar a região de estabilidade, para sistemas sujeitos a variações de parâmetros, onde ocorre a violação da condição de hiperbolicidade dos pontos de equilíbrio na fronteira da região de estabilidade devido ao aparecimento de uma bifurcação sela-nó do tipo zero nesta fronteira. Apresentaremos neste trabalho uma caracterização completa da fronteira da região de estabilidade na presença de um ponto de equilíbrio não hiperbólico sela-nó do tipo zero. Motivados também em oferecer um algoritmo conceitual para obter estimativas da região de estabilidade perturbada via conjunto de nível de uma dada função energia na vizinhança de um parâmetro de bifurcação sela-nó do tipo zero, buscaremos exibir resultados que permitam compreender o comportamento da região de estabilidade e de sua fronteira sob a influência das variações do parâmetro, incluindo variações do parâmetro próximo a um parâmetro de bifurcação sela-nó do tipo zero. / Estimating the stability region of an asymptotically stable equilibrium point is fundamental in applications such as power systems, economy and ecology. The knowledge of the qualitative structure of the stability boundary is essential to estimate with efficiency the stability region. Topological and dynamical characterizations of the stability boundary have been developed over the past decades. These characterizations were developed under assumptions of hyperbolicity of equilibrium points on the stability boundary and transversality. For systems that depend on parameters, the condition of hyperbolicity can be violated at points of bifurcations. We will be primarily interested in estimating the stability region, for systems subjected to parameter variations, when the condition of hyperbolicity of equilibrium points on the stability boundary is violated due to the appearance of a type-zero saddle-node bifurcation on the stability boundary. We will develop in this work, a complete characterization of the stability boundary in the presence of a type-zero saddle-node non-hyperbolic equilibrium point. Also, motivated to providing a conceptual algorithm to obtain estimates of the perturbed stability region via level sets of a given energy function in the neighborhood of a type-zero saddle-node bifurcation parameter, we offer results that explain the behavior of the stability region and its boundary under the influence of parameter variations, including variations of the parameter close to a type-zero saddle-node bifurcation parameter.

Submitted by UILIAM NELSON LENDZION TOMAZ ALVES null (uiliamlendzionalves@gmail.com) on 2018-01-10T10:33:36Z No. of bitstreams: 1 FINAL_tese_Uiliam_final_09_01_2018.pdf: 2789913 bytes, checksum: 5ec4b9950f95b6ed998d4af0a8f6d330 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-01-10T10:44:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_unlt_dr_ilha.pdf: 2789913 bytes, checksum: 5ec4b9950f95b6ed998d4af0a8f6d330 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-10T10:44:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_unlt_dr_ilha.pdf: 2789913 bytes, checksum: 5ec4b9950f95b6ed998d4af0a8f6d330 (MD5) Previous issue date: 2017-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O controle chaveado pode ser eficientemente utilizado no controle de sistemas fuzzy TakagiSugeno (T-S) incertos, que possuam funções de pertinência incertas e modelos locais conhecidos. Como estes sistemas fuzzy podem representar exatamente uma classe de sistemas não lineares incertos em uma região do espaço de estados, é interessante utilizá-los para descrever sistemas não lineares, usando no projeto do controlador o modelo fuzzy que descreve exatamente o sistema não linear. Porém, como a representação através de combinação convexa obtida é válida apenas em uma região do espaço de estados, garantias de que o estado do sistema permaneça nessa região devem ser obtidas. Neste trabalho são propostas condições que garantem a estabilização local, com a especificação da taxa decaimento, de uma classe de sistemas não lineares contínuos no tempo, incertos e com saturação no atuador, utilizando o controle chaveado. Os projetos dos controladores são realizados com base no modelo fuzzy T-S que representa exatamente o sistema não linear e os procedimentos de projeto fornecem uma região na qual as condições iniciais devam estar, tal que, o sistema não linear seja exatamente descrito pelo modelo fuzzy T-S incerto durante toda a trajetória de estado do sistema e ainda que esta trajetória permaneça dentro de uma região de operação previamente especificada. Em geral, o controle chaveado não possui restrição na frequência de chaveamento dos ganhos, o que pode levar ao chattering, que se manifesta pelo chaveamento em frequência infinitamente rápida dos ganhos de realimentação. Visando a eliminação do chattering no controle chaveado, propõe-se uma nova técnica de suavização do controle chaveado, o controle chaveado suave. Esta nova lei de controle pode ser utilizada nas mesmas condições do controle chaveado e é baseada no conceito do mínimo suave, definido neste trabalho. Além disso, são propostos procedimentos de projeto que consideram distúrbios para ambas as leis de controle chaveada e chaveada suave. Ademais, neste trabalho também se apresenta uma implementação da lei de controle chaveada em um sistema Ball Balancer fabricado pela Quanser. / The switched control can be efficiently used for controlling uncertain Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems, which have uncertain membership functions and known local models. Because these fuzzy systems can exactly represent a class of uncertain nonlinear systems in a given operation region in the state space, it is interesting to use them to describe nonlinear systems, performing the controller design based on a T-S fuzzy model that exactly describes the nonlinear system. However, the perfect representation of the uncertain nonlinear system by the T-S fuzzy model as a convex combination is only valid in the operation region. Therefore, it is necessary to assure conditions such that the state of the system remains in that region. This work proposes conditions to ensure the local stabilization, with decay rate, of a class of uncertain continuoustime nonlinear systems with saturation on the actuator, using a switched control. The designs of the controllers are performed based on the T-S fuzzy model which exactly describes the nonlinear system and the design procedures provide a region in which the initial conditions must be such that the nonlinear system is exactly described by the uncertain T-S fuzzy model along the whole state trajectory of the system and this trajectory remains in a specified operation region. Usually, the switched control has no bound on the frequency of the feedback gains switching, and this can lead to chattering, which is manifested by infinitely fast frequency of the feedback gains switching. In order to avoid the chattering in the switched control, this work proposes a new technique to smooth the switched control, the smooth switched control. This new control law can be used under the same conditions as the switched control and it is based on the concept of smooth minimum, which is defined in this work. In addition, design procedures considering disturbances for both switched and smooth switched control laws are proposed. Furthermore, in this work it is also presented an implementation of the proposed switched control law in a Ball Balancer system manufactured by Quanser.

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Resumo: O controle chaveado pode ser eficientemente utilizado no controle de sistemas fuzzy TakagiSugeno (T-S) incertos, que possuam funções de pertinência incertas e modelos locais conhecidos. Como estes sistemas fuzzy podem representar exatamente uma classe de sistemas não lineares incertos em uma região do espaço de estados, é interessante utilizá-los para descrever sistemas não lineares, usando no projeto do controlador o modelo fuzzy que descreve exatamente o sistema não linear. Porém, como a representação através de combinação convexa obtida é válida apenas em uma região do espaço de estados, garantias de que o estado do sistema permaneça nessa região devem ser obtidas. Neste trabalho são propostas condições que garantem a estabilização local, com a especificação da taxa decaimento, de uma classe de sistemas não lineares contínuos no tempo, incertos e com saturação no atuador, utilizando o controle chaveado. Os projetos dos controladores são realizados com base no modelo fuzzy T-S que representa exatamente o sistema não linear e os procedimentos de projeto fornecem uma região na qual as condições iniciais devam estar, tal que, o sistema não linear seja exatamente descrito pelo modelo fuzzy T-S incerto durante toda a trajetória de estado do sistema e ainda que esta trajetória permaneça dentro de uma região de operação previamente especificada. Em geral, o controle chaveado não possui restrição na frequência de chaveamento dos ganhos, o que pode levar ao chattering, que se manife... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The switched control can be efficiently used for controlling uncertain Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems, which have uncertain membership functions and known local models. Because these fuzzy systems can exactly represent a class of uncertain nonlinear systems in a given operation region in the state space, it is interesting to use them to describe nonlinear systems, performing the controller design based on a T-S fuzzy model that exactly describes the nonlinear system. However, the perfect representation of the uncertain nonlinear system by the T-S fuzzy model as a convex combination is only valid in the operation region. Therefore, it is necessary to assure conditions such that the state of the system remains in that region. This work proposes conditions to ensure the local stabilization, with decay rate, of a class of uncertain continuoustime nonlinear systems with saturation on the actuator, using a switched control. The designs of the controllers are performed based on the T-S fuzzy model which exactly describes the nonlinear system and the design procedures provide a region in which the initial conditions must be such that the nonlinear system is exactly described by the uncertain T-S fuzzy model along the whole state trajectory of the system and this trajectory remains in a specified operation region. Usually, the switched control has no bound on the frequency of the feedback gains switching, and this can lead to chattering, which is manifested by infinitely fast frequ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Luiz Cesar Maranho (lc-maranho@bol.com.br) on 2018-10-11T20:16:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final.pdf: 1883342 bytes, checksum: 85a25606a3113b39d6d4354dcaa161d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-10-15T12:39:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maranho_lc_me_sjrp.pdf: 5069791 bytes, checksum: 2501e6acc67bdd7103eb807f326a4c0b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-15T12:39:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maranho_lc_me_sjrp.pdf: 5069791 bytes, checksum: 2501e6acc67bdd7103eb807f326a4c0b (MD5) Previous issue date: 2018-08-20 / O mosquito Aedes aegypti é o principal vetor responsável por diversas arboviroses como a dengue, a febre amarela, o vírus zika e a febre chikungunya. Devido a sua resistência, adaptabilidade e proximidade ao homem, o Aedes aegypti é atualmente um dos maiores problemas de saúde pública no Brasil e nas Américas. Mesmo com os avanços e investimentos em pesquisas com vacinas, monitoramento, campanhas educativas e diversos tipos de controle deste vetor, ainda não existe um método eficaz para controlar e erradicar o mosquito. Portanto, esse trabalho destina-se ao auxílio na criação de estratégias para controlar esse agente transmissor, mediante a análise do espaço de estados e a estabilidade assintótica de uma dinâmica não linear para controle populacional do Aedes aegypti via a técnica de linearização de Lyapunov, além de apresentação de formas de prevenção e combate aos criadouros do mosquito. A dinâmica não linear proposta é uma dinâmica simplificada obtida de um modelo não linear existente na literatura, proposto por Esteva e Yang em 2005 e se baseia no ciclo de vida do mosquito, que é dividido em duas fases: fase imatura ou aquática (ovos, larvas e pupas) e fase alada (mosquitos adultos). Na fase adulta, os mosquitos são divididos em machos, fêmeas imaturas e fêmeas fertilizadas, sendo que a dinâmica proposta nesta dissertação de mestrado é baseada nos estudos efetuados por Reis desde 2016, obtendo um modelo simplificado no qual a soma das densidades das populações de fêmeas imaturas e fêmeas fertilizadas serão consideradas como fêmeas adultas. / The mosquito Aedes aegypti is the main vector responsible for several arboviruses such as dengue fever, yellow fever, zika virus and chikungunya fever. Due to its resistance, adaptability and proximity to humans, Aedes aegypti is currently one of the major public health problems in Brazil and the Americas. Even with the advances and investments in research with vaccines, monitoring, educational campaigns and various types of control of this vector, there is still no effective method to control and eradicate the mosquito. Therefore, this work is intended to aid in the creation of strategies to control this transmitting agent by analyzing the state space and the asymptotic stability of a nonlinear dynamics for population control of Aedes aegypti via the Lyapunov linearization technique to present ways of preventing and combating mosquito breeding sites. The proposed nonlinear dynamics is a simplified dynamics obtained from a nonlinear model existing in the literature, proposed by Esteva and Yang in 2005 and based on the life cycle of the mosquito, which is divided into two phases: immature or aquatic phase (eggs, larvae and pupae) and winged phase (adult mosquitoes). In the adult phase, mosquitoes are divided into males, immature females and fertilized females, and the dynamics proposed in this dissertation is based on studies carried out by Reis since 2016, obtaining a simplified model in which the sum of the densities of the populations of females immature and fertilized females will be considered as adult females.

Nesta Dissertação são propostos dois esquemas de controle para sistemas não-lineares com atraso. No primeiro, o objetivo é controlar uma classe de sistemas incertos multivariáveis, de grau relativo unitário, com perturbações não-lineares descasadas dependentes do estado, e com atraso incerto e variante no tempo em relação ao estado. No segundo, deseja-se controlar uma classe de sistemas monovariáveis, com parâmetros conhecidos, grau relativo arbitrário, atraso arbitrário conhecido e constante na saída. Admitindo-se que o atraso na entrada pode ser deslocado para a saída, então, o segundo esquema de controle pode ser aplicado a sistemas com atraso na entrada. Os controladores desenvolvidos são baseados no controle por modo deslizante e realimentação de saída, com função de modulação para a amplitude do sinal de controle. Além disso, observadores estimam as variáveis de estado não-medidas. Em ambos os esquemas de controle propostos, garante-se propriedades de estabilidade globais do sistema em malha fechada. Simulações ilustram a eficácia dos controladores desenvolvidos. / Two control schemes for nonlinear time-delay systems are proposed in this thesis. The purpose of the first scheme is to control a class of uncertain multivariable systems, with relative degree one, nonlinear unmatched state dependent disturbances, and uncertain time-varying state delay. The purpose of the second scheme is to control a class of single-input-single-output systems, with known parameters, arbitrary relative degree, with constant and known arbitrary output delay. Assuming that input delays can be transferred to the output, so the second scheme can be applied to systems with input time-delay. The developed controllers are based on sliding mode control and output feedback, with modulation function to the control signal amplitude. Furthermore, observers estimate unmeasured state variables. In both schemes, global stability properties of the closed loop system are guaranteed. Simulations illustrate the effectiveness of the proposed approaches.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:27:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1610.pdf: 953018 bytes, checksum: 71de779ec49ee3cef03c3060c45a97f3 (MD5) Previous issue date: 2007-11-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we will study the existence and nonexistence of positive weak solutions for two classes of elliptic systems with weights. The first class will involve nonlinearities of the type positone and semipositone. We will prove a strong maximum principle, and we will obtain some properties of the first eigenfunction of the eigenvalue problem associated to our operator, and also we will prove the sub and supersolution method. The second class will involve a nonlinear perturbation. We will use the variational methods to study the subcritical and critical situations, and under certain hypotheses, we will show the existence of a second weak solution. / Neste trabalho, estudaremos a existência e inexistência de solução fraca positiva para duas classes de sistemas elípticos com pesos. A primeira classe envolverá não linearidades do tipo positônico e semipositônico. Provaremos um princípio de máximo forte, e obteremos algumas propriedades da primeira autofunção do problema de autovalor associado ao nosso operador, e também provaremos o método de sub e supersolução. A segunda classe que consideraremos terá uma perturbação não linear. Usaremos os métodos variacionais para estudar tanto a situação subcrítica quanto à situação crítica, e sob certas hipóteses, mostraremos a existência de uma segunda solução fraca.

Orientador: Marcelo Minhoto Carvalho Teixeira / Resumo: Neste trabalho são feitas análises sobre quando as condições de existência dos teoremas apresentados por (GUEDES, 2015), que propõem condições necessárias e suficientes para a estabilidade de sistemas não lineares de tempo contínuo descritos através de modelos fuzzy Takagi-Sugeno (TS), que transformam sistemas não lineares em um conjunto convexo de sistemas lineares a partir de regras se-então, baseadas em Funções de Lyapunov Fuzzy (FLF), são satisfeitas. Primeiramente, são analisados os casos particulares de 3 e 4 modelos locais. Logo após, são tratados casos genéricos, com quantidades de regras tanto pares quanto ímpares, identificando quando as condições impostas pelos teoremas citados são satisfeitas. Para os casos nos quais as condições não são satisfeitas, é proposto também um algoritmo para obtenção do “pior caso” possível, varrendo todas as possibilidades que o sistema apresenta. Este algoritmo oferece condições necessárias e suficientes para o problema e também pode ser utilizado quando as condições exigidas pelos dois teoremas apresentados em (GUEDES, 2015) são satisfeitas. Por fim, são analisadas as contribuições do uso do algoritmo, onde são considerados parâmetros como número de LMIs, número de variáveis matriciais simétricas nxn simétricas utilizadas na resolução das LMIs e tempo computacionalmente necessário. / Mestre

Submitted by OSCAR SCUSSEL null (oscar.scussel@gmail.com) on 2017-04-29T13:57:37Z No. of bitstreams: 1 PhDThesisScussel.pdf: 4308679 bytes, checksum: 08a1260ebbd5cc5320910fff695b1037 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-03T16:39:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 scussel_o_dr_ilha.pdf: 4308679 bytes, checksum: 08a1260ebbd5cc5320910fff695b1037 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-03T16:39:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 scussel_o_dr_ilha.pdf: 4308679 bytes, checksum: 08a1260ebbd5cc5320910fff695b1037 (MD5) Previous issue date: 2017-03-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Muitas aplicações da engenharia envolvem estruturas essencialmente não-lineares onde várias técnicas têm sido recentemente estudadas e investigadas por muitos pesquisadores. Dentre as várias abordagems, as que usam séries de Volterra têm apresentado propriedades úteis para fornecer um melhor entendimento para identificação e análise. Neste contexto, a presente tese propõem novas contribuições em como usar as séries de Volterra para caracterização, identificação e análise dinâmica de sistemas não-lineares usando sinais de entrada e saída e sinais somente de saída. Inicialmente, apresenta-se uma metodologia para análise de sistemas mecânicos não-lineares através das funções de resposta em frequência de alta-ordem (HOFRFs) e o conceito de HOFRFs estendidas com dados apenas de saída é introduzido e descrito em detalhes. Após isso, uma abordagem para identificação de sistemas não-lineares com base nas séries de Volterra através da expansão na base ortonormal de Kautz é proposta. Essa técnica permite identificar os seus núcleos mais facilmente e permite separar as contribuições dos termos lineares e não-lineares usando somente sinais de saída. Além disso, uma metodologia para análise modal de sistemas fracamente não-lineares sujeito a excitações com vários níveis de amplitude é também apresentada. A contribuição desse novo método reside no fato de que as HOFRFs são simplesmente estimadas como função das FRFs lineares. Basicamente, essa metodologia estende o conceito de métodos convencionais de analise modal experimental para caracterizar e tratar efeitos não-lineares. Os resultados via exemplos numéricos e experimentais apresentados ao longo da tese mostram as contribuições, benefícios e eficácia da proposta. / Most recent engineering applications involve structures essentially nonlinear where several techniques have been recently studied and investigated by many researchers. Among them, the methods based on Volterra series expansion have presented powerful properties to provide a better understanding for identification and analysis. In this context, the present thesis proposes new contributions in how to use Volterra series for characterization, identification and dynamical analysis of nonlinear systems based on input and output signals and output-only signals. Initially, a methodology for analysis of nonlinear mechanical systems through higher-order frequency response functions (HOFRFs) is presented and the concept of extended HOFRFs based on output-only is introduced and described in detail. Afterwards, an approach for identification of nonlinear systems based on Volterra series through the expansion onto orthonormal Kautz basis is proposed. This technique allows to identify the Volterra kernels easily and enable to split the contribution of the linear and nonlinear terms using input-output as well as output-only signals. Furthermore, a methodology for modal analysis of weakly nonlinear systems under multilevel excitation is also proposed. The contribution of this new approach lies in the fact that HOFRFs are simply computed as functions of the linear FRFs. Basically, it extends the conventional experimental modal analysis methods in order to characterize and treat nonlinear effects. The results based on numerical and experimental examples presented along the thesis show the contributions, benefits and effectiveness of the proposal. / FAPESP: 2012/09135-3 / CNPq: 47058/2012-0 / CNPq: 203610/2014-8