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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Estimação de parâmetros do modelo de Histerese L2P através de técnicas variadas de otimização
metadata.dc.creator: Betzler, Alberto Silva
metadata.dc.contributor.advisor1: Almeida, Luiz Alberto Luz de
metadata.dc.contributor.advisor2: Martinez, Luciana
metadata.dc.contributor.referee1: Almeida, Luiz Alberto Luz de
metadata.dc.contributor.referee2: Lima, Antonio Marcus Nogueira
metadata.dc.contributor.referee3: Ferreira, Niraldo Roberto
metadata.dc.description.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).
Abstract: 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).
Keywords: Otimização
Histerese
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Bahia
metadata.dc.publisher.initials: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) 
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36364
Issue Date: 9-Dec-2004
Appears in Collections:Dissertação (PPGEE)

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