Uso de informação auxiliar em redes neurais e formação de comitês na identificação de sistemas dinâmicos

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: Leandro Freitas de Abreu
• Orientador(a): Luis Antonio Aguirre
• Banca de defesa: Andre Paim Lemos, Giovani Guimarães Rodrigues
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Engenharia Elétrica
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9DUEW9

Este trabalho dedica-se ao estudo de duas estratégias de identificação de sistemas dinâmicos não lineares utilizadas, principalmente, nos casos em que os dados disponíveis não são suficientemente representativos. É apresentado um procedimento de uso de informação auxiliar no treinamento de redes neurais e um estudo sobre a formação de comitês na identificação de sistemas dinâmicos. Ambas as abordagens são contextualizadas no cenário de identificação de sistemas e aplicadas em sistemas experimentais. A primeira abordagem, sobre identificação caixa cinza, utiliza a curva estática do sistema como informação auxiliar, que é adicionada na fase de ajuste dos parâmetros (treinamento) da rede neural. O treinamento é feito por meio de otimização multiobjetivo, que minimiza o erro de simulação livre sobre dados dinâmicos e o erro sobre a curva estática. O procedimento é aplicado em dois processos experimentais: um sistema piloto de bombeamento de água e um processo industrial de extração de petróleo em poço não surgente em alto mar. A abordagem caixa cinza proposta foi comparada à identificação caixa preta, especialmente em regiões de operação não presentes nos dados de identificação. Os resultados experimentais mostram que a abordagem caixa cinza sempre apresenta melhor desempenho em, pelo menos, um dos critérios: erro em relação à curva estática ou erro nos dados dinâmicos de validação, cuja faixa de operação é mais abrangente. É mostrado que a melhoria prometida pela metodologia proposta está fortemente relacionada com o desempenho estático do modelo obtido pela abordagem caixa preta. A segunda abordagem, sobre a formação de comitês de modelos dinâmicos, é apresentada com foco no conceito de diversidade. É feito um estudo sobre as formas de medir diversidade, com foco nas técnicas que não fazem restrições quanto à classe ou estrutura de modelos, i.e. que utilizam apenas dados de entrada e saída. Por meio de simulações, é mostrado que esse tipo de métrica de diversidade sofre forte influência dos dados utilizados nas medições. Assim, baseado no conceito, é proposto um procedimento de medição de diversidade, que especifica, inclusive, as características dos dados dinâmicos usados na medição. É proposto ainda um combinador de modelos, do tipo média ponderada, baseado nessa medição de diversidade. Resultados experimentais, no sistema de extração de petróleo em águas profundas, mostram que o procedimento pode reduzir o valor e a variância do erro de estimação, em comparação com o combinador do tipo média simples, especialmente nos casos em que a diversidade dos modelos não é garantida.