Estratégia de monitoramento de sistemas distribuídos baseada em observadores do tipo Kalman

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dc.contributor.advisorLeite, Valter Júnior de Souza
dc.contributor.advisor-coScola, Ignacio Eduardo Jesus Rubio
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/4109900535466938
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6555805379309351
dc.contributor.authorBarroso, Nelson de Figueiredo
dc.contributor.referee1Valter Júnior de Souza Leite
dc.contributor.referee2Eduardo Mazoni Marçal Mendes
dc.contributor.referee3Erivelton Geraldo Nepomuceno
dc.contributor.referee4Marcelo Martins Stopa
dc.date.accessioned2023-06-22T16:00:20Z
dc.date.available2023-06-22T16:00:20Z
dc.date.issued2017
dc.description.abstractNeste trabalho é proposta uma estratégia para monitoramento de sistemas a parâmetros distribuídos (SPD) baseada em observadores do tipo Kalman. São considerados SPD com atuação na borda de entrada, tal que, em condições normais de operação, a medição da variável a ser monitorada esteja disponível apenas na borda final do processo. O objetivo principal é recuperar a informação do comportamento dinâmico da variável de interesse em qualquer ponto intermediário do SPD. Em particular, assume-se que o modelo fenomenológico do processo seja desconhecido ou que seus parâmetros físicos sejam difíceis de serem estimados. Nesses casos, propõe-se também uma metodologia alternativa baseada em técnicas de identificação de sistemas a parâmetros concentrados, para obtenção de modelos adequados ao projeto de observadores. Para tanto, o SPD é aproximado por dois modelos lineares a parâmetros variantes (LPV) interconectados cuja configuração resultante permite que a variável a ser monitorada seja conhecida ao longo do sistema, por meio da dependência espacial dos seus parâmetros e do efeito desses na dinâmica dos dois subsistemas interconectados. Sob essa perspectiva, as variáveis de saída de cada subsistema são assumidas como variáveis de estado e um modelo geral LPV no espaço de estados é obtido. Uma vez que um modelo adequado é construído, observadores do tipo Kalman podem ser implementados. O uso dos observadores é fundamental devido à sua propriedade de correção das estimativas e possibilidade de acrescentar informações extras à dinâmica do modelo, tais como, a estimação em tempo real de parâmetros e de distúrbios. Uma das principais vantagens da estratégia de monitoramento proposta é que, embora o modelo final obtido mantenha a característica espaço dependente de um SPD, ele é, localmente, um modelo a parâmetros concentrados. Dessa forma, as técnicas de observação de estados aplicáveis a sistemas pertencentes à classe dos sistemas a parâmetros concentrados podem ser prontamente utilizadas. Outro ponto positivo, é que as informações das incertezas obtidas no processo de identificação podem ser utilizadas para o cálculo dos ganhos ótimos no projeto dos observadores. A estratégia de monitoramento proposta é aplicada a um sistema térmico real e o seu desempenho é validado a partir dos dados experimentais.
dc.description.abstractotherIn this work, a strategy for distributed parameters systems (DPS) monitoring, based on Kalman-like observers is proposed. We consider DPS with input edge operation, such that, under normal operating conditions, the measurement of the variable to be monitored is available only at the final edge of the process. The main obiective is to recover information about the dynamic behavior of the variable of interest at an intermediate point of the DPS. Particularly, it is assumed that the phenomenological model of the process is unknown or that its physical parameters are difficult to be estimated. In these cases, an alternative methodology based on system identification techniques for lumped parameter systems is proposed to obtain suitable models for observer design. For that, the DPS is approximated by two interconnected linear parameter varying models (LPV) whose resulting configuration allows the variable to be monitored throughout the system, by the spatial dependence of its parameters and their effect on the dynamics of two interconnected subsystems. From this point of view, the output variables of each subsystem are assumed as a state variable and a general LPV model in state-space is obtained. Once a suitable model is constructed, Kalman-like observers can be implemented. The use of observers is fundamental because of their estimation correction property and the possibility of adding extra information to the model dynamies, such as realtime estimation of parameters and disturbances. One of the main advantages of the proposed monitoring strategy is that, although the final model obtained maintains the space-dependent charaeteristic of a DPS, it is locally a lumped parameter model. Thus, state observation techniques applicable to systems belonging to the class of the lumped parameters systems can be readily used. Another positive point is that the information of the uncertainties obtained in the identification process can be used to calculate the optimal gains in the observer design. The proposed monitoring strategy is applied to a real thermal system and its performance is validated from the experimental data.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/323
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG / UFSJ
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.subjectSistemas a parâmetros distribuídos
dc.subjectSubsistemas interconetados
dc.subjectObservadores de estado
dc.titleEstratégia de monitoramento de sistemas distribuídos baseada em observadores do tipo Kalman
dc.typeThesis
dspace.entity.type

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