Use este identificador para citar ou linkar para este item:
https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16797
Tipo: | Tese |
Data do documento: | 7-Nov-2024 |
Autor(es): | PINHEIRO, Giovanni de Souza |
Primeiro(a) Orientador(a): | NUNES, Marcus Vinícius Alves |
Título: | Identificação de sistemas multiforças a partir de dados de vibração e técnicas de aprendizado de máquinas |
Citar como: | PINHEIRO, Giovanni de Souza. Identificação de sistemas multiforças a partir de dados de vibração e técnicas de aprendizado de máquinas. Orientador: Marcus Vinicius Alves Nunes. 2024. 129 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, , Universidade Federal do Pará, Belém, 2024. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/16797 . Acesso em:. |
Resumo: | O surgimento de defeitos em componentes dinâmicos, tende a produzir alterações nas forças geradas e podem ser detectadas por meio do espectro de resposta à vibração do equipamento. Compreender as forças que atuam sobre uma estrutura é extremamente importante, especialmente nos casos em que os pontos de medição são limitados ou inacessíveis, pois permite avaliar, entre outros fatores, se a vida útil dos componentes está comprometida pela condição atual da máquina. Nesses casos, um problema inverso precisa ser resolvido. As técnicas de Aprendizado de Máquinas vêm se destacando como uma poderosa ferramenta de predição dentre as soluções desenvolvidas para esse tipo de problema, sendo cada vez mais aplicadas na solução de problemas de engenharia. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar diferentes modelos de aprendizado de máquina para a identificação de forças atuando em um sistema composto por uma placa suspensa, com base em dados de vibração medidos. Nesse sentido, um modelo computacional foi gerado e calibrado usando respostas de vibração medidas em laboratório. Um banco de dados robusto foi criado utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta (Response Surface Methodology- SRM) em conjunto com o Delineamento de Experimentos (Design of Experiment - DOE) e, em seguida, utilizado para avaliar a capacidade dos modelos de aprendizado de máquina em prever a localização, frequência de excitação, magnitude e número de forças que atuam na estrutura. Entre os seis modelos de aprendizado de máquina avaliados, o modelo k-NN foi capaz de prever os parâmetros das forças com um erro de 0,013%, e o modelo de floresta aleatória, com um erro máximo de 0,2%. Por fim, um banco de dados, contendo uma linha de dados experimentais, foi utilizada para avaliar os modelos k-NN e Floresta Aleatória, obtendo um score de 0,96 e 0,93, respectivamente. A inovação do estudo está na aplicação do método proposto para identificação de parâmetros em sistemas multiforças. |
Abstract: | The emergence of defects in dynamic components tends to produce changes in the forces generated, which can be detected through alterations in the vibration response spectrum of the equipment. Understanding the forces acting on a structure is extremely important, especially in cases where measurement points are limited or inaccessible, as it allows for assessing, among other things, whether the component's lifespan is compromised by the current condition of the machine. In such cases, an inverse problem needs to be solved. Machine Learning techniques have been standing out as a powerful tool for prediction among the solutions developed for this type of problem, being increasingly applied to engineering problems. Therefore, this work aims to evaluate different machine learning models for the identification of a system, composed of a suspended plate with one or more applied forces, based on measured vibration data. In this regard, a computational model was generated and calibrated using vibration responses measured in the laboratory. A robust database was created using Response Surface Methodology together with the Design of Experiment (DOE) and then used to assess the ability of machine learning models to predict the location, excitation frequency, magnitude, and number of forces acting on the structure. Among the six machine learning models evaluated, k-NN was able to predict with an error of 0.013%, and random forests showed a maximum error of 0.2%. Finally, a database, containing a line of experimental data, was used to evaluate the k-NN and Random Forest models, obtaining a score of 0.96 and 0.93, respectively. The innovation of the study lies in the application of the proposed method for parameter identification in multiforce systems. |
Palavras-chave: | Identificação de forças Método dos elementos finitos Metodologia de superfície de resposta Aprendizado de máquina Force identification Finite element method Harmonic analysis Machine learning |
Área de Concentração: | SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA |
Linha de Pesquisa: | SISTEMAS ELÉTRICOS DE POTÊNCIA |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::SISTEMAS ELETRICOS DE POTENCIA |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Pará |
Sigla da Instituição: | UFPA |
Instituto: | Instituto de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
Fonte URI: | Disponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
Aparece nas coleções: | Teses em Engenharia Elétrica (Doutorado) - PPGEE/ITEC |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Tese_IdentificacaoSistemasMultiforcas.pdf | 2,54 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Este item está licenciado sob uma Licença Creative Commons