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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Avaliação numérica e experimental dos métodos ERA e ERA/OKID para a identificação de sistemas mecânicos
Other Titles: A Numerical and Experimental Evaluation of ERA and ERA/OKID for Mechanical Systems Identification
metadata.dc.creator: Alves, Marco Túlio Santana
metadata.dc.contributor.advisor1: Ribeiro, José Francisco
metadata.dc.contributor.referee1: Rade, Domingos Alves
metadata.dc.contributor.referee2: Pereira, João Antonio
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho apresenta dois algoritmos de identificação de sistemas lineares em espaço de estados, quais sejam: o ERA (Eigensystem Realization Algorithm), desenvolvido por Juang e Pappa (1985), e o ERA/OKID (Observer/Kalman Filter Identification), por Phan et al. (1992). Ambos foram concebidos no ambiente da Engenharia Aeroespacial, onde se fazia imprescindível o surgimento de uma ferramenta confiável para identificação das complexas estruturas e dos sistemas inerentes. O primeiro requer que o sistema seja submetido a uma entrada impulsiva e que a saída (Parâmetros de Markov) decorrente seja organizada numa matriz conhecida como matriz de Hankel. Esta matriz é então decomposta em valores singulares, o que permite, com o auxílio dos conceitos de controlabilidade e observabilidade, uma manipulação matemática conveniente que fornece a realização desejada, ou seja, o sistema em espaço de estados. O segundo foi concebido para sistemas pouco amortecidos e, por isso, incorpora, matematicamente, um observador de estado para que seja acrescido um amortecimento virtual no sinal. Este recurso permite uma compressão dos dados e, por conseguinte, menor esforço computacional. Assim sendo, o OKID fornece, a partir de qualquer tipo de entrada, os parâmetros de Markov do observador e do sistema, onde estes últimos alimentarão o ERA. A motivação do trabalho é a de auxiliar a Engenharia de Controle na identificação, em espaço de estados, de sistemas complexos, cuja modelagem analítica é dificultada por razões diversas, além de auxiliar a simulação destes. Para tanto, o trabalho apresenta a Teoria de Realização de Sistemas, os algoritmos ERA e ERA/OKID, onde, a partir destes preceitos, foi feita uma avaliação numérica de um sistema mecânico com 2 GDL s usando o ERA e uma avaliação experimental de um duto acústico empregando o ERA/OKID. A dissertação concluiu que, para os casos estudados, as técnicas apresentadas são eficientes, constituindo, assim, poderosas ferramentas de identificação, e aponta, ainda, alguns desdobramentos futuros da pesquisa ora realizada.
Abstract: This work presents two algorithms of identification of state-space linear systems, as follows: ERA (Eigensystem Realization Algorithm), developed by Juang and Pappa (1985), and ERA/ OKID (Observer/ Kalman Filter Identification), by Phan et al. (1992). Both were conceived at the environment of Aerospace Engineering, where it was indispensable the appearance of a trustworthy tool to identify the complex structures and the inherent systems. The first one requires that the system is subjected to an impulse input and that the output (Markov Parameters) is organized in a known matrix as Hankel matrix. This matrix is then decomposed in singular values, which permits, with the help of the concepts of controllability and observability, a convenient mathematical manipulation that gives the desired realization, that is the system in state-space. The second one was conceived for underdamping systems. Therefore, it results, mathematically, in a state observer, so that, a virtual damping at the signal is added. This resource allows a data compression and, consequently, lower computational effort. Thus, OKID provides, from any sort of input, Markov parameters of the observer and the system, and the last one will feed ERA. The motivation of the work is to help the Control Engineering in the identification, in state-space, of complex systems, whose analytical modelling is difficult due to several reasons. Furthermore, it helps its simulations. In order to make it possible, the work presents the Theory of Systems Realization, ERA and ERA/ OKID algorithms, and from these concepts, a numerical assessment of a mechanical system with two degrees of freedom using ERA, and an experimental assessment of an acoustic pipe using ERA/ OKID. The dissertation concluded that, for the studied cases, the presented tecniques are efficient, and as a result, they become powerful tools of identification and points out some future perspectives in the realized research.
Keywords: Identificação de sistemas
Controle
ERA
OKID
Sistemas lineares
System identification
Control
Linear systems
Estimativa de parâmetro
Modelos matemáticos
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: ALVES, Marco Túlio Santana. A Numerical and Experimental Evaluation of ERA and ERA/OKID for Mechanical Systems Identification. 2005. 131 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2005.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14801
Issue Date: 24-Jun-2005
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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