Proposta de identificação recursiva de sistemas dinâmicos não lineares baseada em modelo nebuloso Takagi-sugeno inverso: uma abordagem direta no contexto do espaço de estados com observador de Estados
Ano de defesa: | 2019 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
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Instituição de defesa: |
Universidade Federal do Maranhão
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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
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Resumo: | In the areas of control and system identification, inverse modeling from experimental data is one of the major challenges for nonlinear dynamic systems based control strategies. Therefore, in this dissertation, a proposal for recursive inverse identification of nonlinear dynamic systems based on Takagi-Sugeno fuzzy model and structured in state space with state observer is presented, resulting in a inverse Takagi-Sugeno fuzzy model. To obtain the <antecedent proposition> of this model, this proposal uses the Gustafson-Kessel (GK) fuzzy clustering methodology in a time sliding data window, achieving static and dynamic estimation aspects. In order to obtain the <consequent proposition>, this proposal works with a Kalman observer state-space structure, which has been defining for system inverse mapping at each operation point, resulting in inverse fuzzy local submodels. To estimate the parameters of these submodels, the Kalman filter / Observer IDentification (OKID) methodology is used. Furthermore, to demonstrate the proposed methodology applicability, experimental results, which are concerning to a continuous stirring tank reactor, a Hammerstain model benchmark and a helicopter with two degree of freedom, are presented as case studies. Then, analyzes and final considerations highlight aspects of the optimal experiment, which is resulting from each case study. |
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Therefore, in this dissertation, a proposal for recursive inverse identification of nonlinear dynamic systems based on Takagi-Sugeno fuzzy model and structured in state space with state observer is presented, resulting in a inverse Takagi-Sugeno fuzzy model. To obtain the <antecedent proposition> of this model, this proposal uses the Gustafson-Kessel (GK) fuzzy clustering methodology in a time sliding data window, achieving static and dynamic estimation aspects. In order to obtain the <consequent proposition>, this proposal works with a Kalman observer state-space structure, which has been defining for system inverse mapping at each operation point, resulting in inverse fuzzy local submodels. To estimate the parameters of these submodels, the Kalman filter / Observer IDentification (OKID) methodology is used. Furthermore, to demonstrate the proposed methodology applicability, experimental results, which are concerning to a continuous stirring tank reactor, a Hammerstain model benchmark and a helicopter with two degree of freedom, are presented as case studies. Then, analyzes and final considerations highlight aspects of the optimal experiment, which is resulting from each case study.Nas áreas de controle e identificação de sistemas, a modelagem inversa, a partir de dados experimentais, é um dos grandes desafios para estratégias de controle baseada em sistemas dinâmicos não lineares. Por isso, nessa dissertação, uma proposta de identificação inversa recursiva de sistemas dinâmicos não lineares baseada em modelo nebuloso Takagi-Sugeno e estruturada no espaço de estados com observador de estados é apresentada, resultando em um modelo nebuloso Takagi-Sugeno inverso. Para obter a <proposição antecedente> desse modelo, essa proposta utiliza a metodologia de agrupamentos nebulosos de Gustafson- Kessel (GK) em uma janelada temporal de dados, atendendo aspectos estáticos e dinâmicos de estimação. Já para obter a <proposição consequente> desse modelo, essa proposta utiliza uma estrutura no espaço de estados com observador de Kalman, definida para o mapeamento inverso do sistema em cada ponto de operação, resultando em submodelos locais nebulosos e inversos. Para estimar os parâmetros desses submodelos, utiliza-se a metodologia de identificação do filtro ou observador de Kalman (do inglês Observer Kalman / Filter IDentification – OKID). Além disso, para demonstrar a aplicabilidade da metodologia proposta, resultados experimentais, referentes a um tanque de reação de agitação contínua, a um benchmark de um modelo de Hammerstain e a um helicóptero com dois graus de liberdade, são apresentados como estudos de casos. Em seguida, as análises e considerações finais evidenciam aspectos do experimento ótimo, decorrente de cada estudo de caso.Submitted by Daniella Santos (daniella.santos@ufma.br) on 2020-01-29T14:17:22Z No. of bitstreams: 1 AdrianoMagalhaes.pdf: 12204281 bytes, checksum: 5631924fb8f1f7ee48f84ef4ac74ff43 (MD5)Made available in DSpace on 2020-01-29T14:17:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AdrianoMagalhaes.pdf: 12204281 bytes, checksum: 5631924fb8f1f7ee48f84ef4ac74ff43 (MD5) Previous issue date: 2019-11-25application/pdfporUniversidade Federal do MaranhãoPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCETUFMABrasilDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCETidentificação inversa de sistemas dinâmicos não linearesSistemas nebulosos de Takagi-SugenoAlgoritmo de agrupamentos nebulosos de Gustafson-KesselOKIDinverse identification of nonlinear dynamic systemTakagi-Sugeno Fuzzy SystemGustafson-Kessel Fuzzy Clustering AlgorithmOKIDCircuitos Lineares e Não-LinearesProposta de identificação recursiva de sistemas dinâmicos não lineares baseada em modelo nebuloso Takagi-sugeno inverso: uma abordagem direta no contexto do espaço de estados com observador de EstadosRecursive systems identification proposal nonlinear dynamics based on cloudy model Takagi-sugeno inverse: a direct approach in the context of the state space with observer of Statesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMAinstname:Universidade Federal do Maranhão (UFMA)instacron:UFMAORIGINALAdrianoMagalhaes.pdfAdrianoMagalhaes.pdfapplication/pdf12204281http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/3020/2/AdrianoMagalhaes.pdf5631924fb8f1f7ee48f84ef4ac74ff43MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82255http://tedebc.ufma.br:8080/bitstream/tede/3020/1/license.txt97eeade1fce43278e63fe063657f8083MD51tede/30202020-01-29 11:17:22.47oai:tede2: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://tedebc.ufma.br/jspui/PUBhttp://tedebc.ufma.br:8080/oai/requestrepositorio@ufma.br||repositorio@ufma.bropendoar:21312020-01-29T14:17:22Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMA - Universidade Federal do Maranhão (UFMA)false |
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