Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2004 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFBA |
Texto Completo: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36364 |
Resumo: | Muitos sensores e atuadores exibem histerese em pelo menos uma de suas características de interesse prático. Frequentemente, a histerese ocorre em atuadores mecânicos, através do atrito, podendo gerar dificuldades em aplicações de controle. Como um exemplo adicional, transformadores elétricos são simples sensores de corrente que apresentam histerese associada à magnetização e ao campo magnético. Neste caso, vários modelos são aplicados para descrever o comportamento da histerese, cada um destes tendo seus aspectos positivos e desvantagens. Recentemente, quando estudando a característica resistência-temperatura de detectores de infravermelhos de Dióxido de Vanádio, Almeida et al. (2003b) propuseram um operador de histerese algébrico simples, o modelo "Limiting Loop Proximity" (L2P). Este modelo possui uma reduzida complexidade matemática e é capaz de descrever o fenômeno de histerese sem simetria. Analogamente aos demais operadores de histerese, o modelo L2P necessita do uso de técnicas de busca e otimização para ajustar-se a dados experimentais. Até este momento, não estavam disponíveis procedimentos matemáticos autônomos para extração de parâmetros do L2P. Esta dissertação é centrada no estudo de algumas técnicas tradicionais de otimização e suas aplicações no ajuste do modelo LP com respeito a dados experimentais da histerese de filmes finos de Dióxido de Vanádio. Dois tipos principais de métodos de busca foram estudados: determinístico e randômico. Os métodos determinísticos buscam um ponto ótimo na vizinhança de um ponto inicial e são classificados em dois tipos: diretos e indiretos. O primeiro busca o extremo local solucionando um conjunto de equações não lineares enquanto o outro busca tal extremo ao longo de uma direção permitida usando o gradiente local. Os dois métodos determinísticos estudados são Gauss-Newton e Levenberg- Marquardt. Algoritmos de busca randômica não são especializados e eficientes como os métodos determinísticos, mas estes são mais robustos e usualmente capazes de explorar um espaço de busca maior. Os algoritmos genéticos constituem um exemplo de método de busca randômica, baseado na mecânica da seleção natural. A extração dos parâmetros do modelo L2P é também estudada usando um algoritmo genético. Os desempenhos destes três métodos de otimização são comparados e apresentados em termos do erro quadrático médio normalizado (e). |
id |
UFBA-2_32f90e15a20d65a3430bdfa61ab0b5a0 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.ufba.br:ri/36364 |
network_acronym_str |
UFBA-2 |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFBA |
repository_id_str |
1932 |
spelling |
2022-12-02T13:38:20Z2022-12-02T13:38:20Z2004-12-09https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36364Muitos sensores e atuadores exibem histerese em pelo menos uma de suas características de interesse prático. Frequentemente, a histerese ocorre em atuadores mecânicos, através do atrito, podendo gerar dificuldades em aplicações de controle. Como um exemplo adicional, transformadores elétricos são simples sensores de corrente que apresentam histerese associada à magnetização e ao campo magnético. Neste caso, vários modelos são aplicados para descrever o comportamento da histerese, cada um destes tendo seus aspectos positivos e desvantagens. Recentemente, quando estudando a característica resistência-temperatura de detectores de infravermelhos de Dióxido de Vanádio, Almeida et al. (2003b) propuseram um operador de histerese algébrico simples, o modelo "Limiting Loop Proximity" (L2P). Este modelo possui uma reduzida complexidade matemática e é capaz de descrever o fenômeno de histerese sem simetria. Analogamente aos demais operadores de histerese, o modelo L2P necessita do uso de técnicas de busca e otimização para ajustar-se a dados experimentais. Até este momento, não estavam disponíveis procedimentos matemáticos autônomos para extração de parâmetros do L2P. Esta dissertação é centrada no estudo de algumas técnicas tradicionais de otimização e suas aplicações no ajuste do modelo LP com respeito a dados experimentais da histerese de filmes finos de Dióxido de Vanádio. Dois tipos principais de métodos de busca foram estudados: determinístico e randômico. Os métodos determinísticos buscam um ponto ótimo na vizinhança de um ponto inicial e são classificados em dois tipos: diretos e indiretos. O primeiro busca o extremo local solucionando um conjunto de equações não lineares enquanto o outro busca tal extremo ao longo de uma direção permitida usando o gradiente local. Os dois métodos determinísticos estudados são Gauss-Newton e Levenberg- Marquardt. Algoritmos de busca randômica não são especializados e eficientes como os métodos determinísticos, mas estes são mais robustos e usualmente capazes de explorar um espaço de busca maior. Os algoritmos genéticos constituem um exemplo de método de busca randômica, baseado na mecânica da seleção natural. A extração dos parâmetros do modelo L2P é também estudada usando um algoritmo genético. Os desempenhos destes três métodos de otimização são comparados e apresentados em termos do erro quadrático médio normalizado (e).Many sensors and actuators exhibit hysteresis in one of their characteristics of practical interest. Hysteresis often occurs in mechanical actuators due to friction and can cause many difficulties in the development of control applications. Another example is electrical transformers, which are simple current sensors that exhibit hysteresis between the magnetization and the magnetic field. There are several models to describe the hysteretic behavior, each of them having its own positive aspects and drawbacks. Recently, Almeida et al. (2003b), in studying the resistance-temperature characteristics of vanadium dioxide infrared detectors, proposed a simple algebraic hysteresis operator called the limiting loop proximity model (L2P). This model has lower mathematical complexity and is capable of describing asymmetric hysteresis phenomena. Like most hysteresis operators, the L2P model requires the use of search and optimization techniques to fit it to experimental data. To date, there is no independent mathematical procedure for extracting the L2P parameters. This dissertation focuses on the study of some traditional optimization techniques and their application to fit the LP model to hysteretic experimental data of vanadium dioxide thin films. Two main types of search methods are studied: calculus-based and random. Calculus-based methods search the optima near the initial point and are divided into two types: indirect and direct. The former search for local extrema solving a set of nonlinear equations, while the latter search for local optima in the steepest allowed direction using the local gradient. The two computational methods studied are: Gauss-Newton and Levenberg-Marquardt. Random search algorithms are not as specialized and efficient as calculus-based methods, but are more robust and usually able to explore a much larger search space. The genetic algorithm is an example of a random search based on the mechanisms of natural selection. The parameter extraction of the model L2P is also explored using the genetic algorithm. The performance of these optimization methods is compared and presented in terms of the normalized mean square error (e).Submitted by Alberto Silva Betzler (a_betzler@yahoo.com) on 2022-11-13T19:14:53Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_betzler_final_13112022.pdf: 33048560 bytes, checksum: b6bd1e4977c5e9d92a47cc9642fcec92 (MD5)Approved for entry into archive by Biblioteca Engenharia Processamento Técnico (biengproc@ufba.br) on 2022-12-02T13:38:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertacao_betzler_final_13112022.pdf: 33048560 bytes, checksum: b6bd1e4977c5e9d92a47cc9642fcec92 (MD5)Made available in DSpace on 2022-12-02T13:38:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_betzler_final_13112022.pdf: 33048560 bytes, checksum: b6bd1e4977c5e9d92a47cc9642fcec92 (MD5) Previous issue date: 2004-12-09porUniversidade Federal da BahiaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) UFBABrasilEscola PolitécnicaOptimizationHysteresisCNPQ::ENGENHARIASCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRAOtimizaçãoHistereseEstimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimizaçãoMestrado Acadêmicoinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionAlmeida, Luiz Alberto Luz deMartinez, LucianaMartinez, LucianaAlmeida, Luiz Alberto Luz deLima, Antonio Marcus NogueiraFerreira, Niraldo Roberto0000-0003-3543-8566http://lattes.cnpq.br/7599898541963872Betzler, Alberto Silvareponame:Repositório Institucional da UFBAinstname:Universidade Federal da Bahia (UFBA)instacron:UFBAinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALdissertacao_betzler_final_13112022.pdfdissertacao_betzler_final_13112022.pdfdissertação de mestradoapplication/pdf33048560https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/36364/1/dissertacao_betzler_final_13112022.pdfb6bd1e4977c5e9d92a47cc9642fcec92MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1715https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/36364/2/license.txt67bf4f75790b0d8d38d8f112a48ad90bMD52TEXTdissertacao_betzler_final_13112022.pdf.txtdissertacao_betzler_final_13112022.pdf.txtExtracted texttext/plain91https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/36364/3/dissertacao_betzler_final_13112022.pdf.txt2c7d441af4ae46d394064a675e0acd7cMD53ri/363642022-12-03 02:04:41.736oai:repositorio.ufba.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://192.188.11.11:8080/oai/requestopendoar:19322022-12-03T05:04:41Repositório Institucional da UFBA - Universidade Federal da Bahia (UFBA)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização |
title |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização |
spellingShingle |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização Betzler, Alberto Silva CNPQ::ENGENHARIAS CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA Otimização Histerese Optimization Hysteresis |
title_short |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização |
title_full |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização |
title_fullStr |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização |
title_full_unstemmed |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização |
title_sort |
Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização |
author |
Betzler, Alberto Silva |
author_facet |
Betzler, Alberto Silva |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Almeida, Luiz Alberto Luz de |
dc.contributor.advisor2.fl_str_mv |
Martinez, Luciana |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Martinez, Luciana Almeida, Luiz Alberto Luz de |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
Lima, Antonio Marcus Nogueira |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
Ferreira, Niraldo Roberto |
dc.contributor.authorID.fl_str_mv |
0000-0003-3543-8566 |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/7599898541963872 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Betzler, Alberto Silva |
contributor_str_mv |
Almeida, Luiz Alberto Luz de Martinez, Luciana Martinez, Luciana Almeida, Luiz Alberto Luz de Lima, Antonio Marcus Nogueira Ferreira, Niraldo Roberto |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::ENGENHARIAS CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA |
topic |
CNPQ::ENGENHARIAS CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA Otimização Histerese Optimization Hysteresis |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Otimização Histerese |
dc.subject.other.pt_BR.fl_str_mv |
Optimization Hysteresis |
description |
Muitos sensores e atuadores exibem histerese em pelo menos uma de suas características de interesse prático. Frequentemente, a histerese ocorre em atuadores mecânicos, através do atrito, podendo gerar dificuldades em aplicações de controle. Como um exemplo adicional, transformadores elétricos são simples sensores de corrente que apresentam histerese associada à magnetização e ao campo magnético. Neste caso, vários modelos são aplicados para descrever o comportamento da histerese, cada um destes tendo seus aspectos positivos e desvantagens. Recentemente, quando estudando a característica resistência-temperatura de detectores de infravermelhos de Dióxido de Vanádio, Almeida et al. (2003b) propuseram um operador de histerese algébrico simples, o modelo "Limiting Loop Proximity" (L2P). Este modelo possui uma reduzida complexidade matemática e é capaz de descrever o fenômeno de histerese sem simetria. Analogamente aos demais operadores de histerese, o modelo L2P necessita do uso de técnicas de busca e otimização para ajustar-se a dados experimentais. Até este momento, não estavam disponíveis procedimentos matemáticos autônomos para extração de parâmetros do L2P. Esta dissertação é centrada no estudo de algumas técnicas tradicionais de otimização e suas aplicações no ajuste do modelo LP com respeito a dados experimentais da histerese de filmes finos de Dióxido de Vanádio. Dois tipos principais de métodos de busca foram estudados: determinístico e randômico. Os métodos determinísticos buscam um ponto ótimo na vizinhança de um ponto inicial e são classificados em dois tipos: diretos e indiretos. O primeiro busca o extremo local solucionando um conjunto de equações não lineares enquanto o outro busca tal extremo ao longo de uma direção permitida usando o gradiente local. Os dois métodos determinísticos estudados são Gauss-Newton e Levenberg- Marquardt. Algoritmos de busca randômica não são especializados e eficientes como os métodos determinísticos, mas estes são mais robustos e usualmente capazes de explorar um espaço de busca maior. Os algoritmos genéticos constituem um exemplo de método de busca randômica, baseado na mecânica da seleção natural. A extração dos parâmetros do modelo L2P é também estudada usando um algoritmo genético. Os desempenhos destes três métodos de otimização são comparados e apresentados em termos do erro quadrático médio normalizado (e). |
publishDate |
2004 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2004-12-09 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2022-12-02T13:38:20Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2022-12-02T13:38:20Z |
dc.type.driver.fl_str_mv |
Mestrado Acadêmico info:eu-repo/semantics/masterThesis |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36364 |
url |
https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36364 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal da Bahia |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFBA |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
dc.publisher.department.fl_str_mv |
Escola Politécnica |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal da Bahia |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFBA instname:Universidade Federal da Bahia (UFBA) instacron:UFBA |
instname_str |
Universidade Federal da Bahia (UFBA) |
instacron_str |
UFBA |
institution |
UFBA |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFBA |
collection |
Repositório Institucional da UFBA |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/36364/1/dissertacao_betzler_final_13112022.pdf https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/36364/2/license.txt https://repositorio.ufba.br/bitstream/ri/36364/3/dissertacao_betzler_final_13112022.pdf.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
b6bd1e4977c5e9d92a47cc9642fcec92 67bf4f75790b0d8d38d8f112a48ad90b 2c7d441af4ae46d394064a675e0acd7c |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFBA - Universidade Federal da Bahia (UFBA) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1808459654757351424 |