Avaliação numérica e experimental dos métodos ERA e ERA/OKID para a identificação de sistemas mecânicos

• Autor(a) principal: Alves, Marco Túlio Santana
• Data de Publicação: 2005
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27150; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2005.39
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Identificação de sistemas; Controle; ERA; OKID; Sistemas lineares; System identification; Control; Linear systems

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.