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Detecção e isolamento de falhas em um sistema de tanques acoplados utilizando redes neurais artificias

dc.contributor.advisor-co1Varella, Fabiana Karla de Oliveira Martins
dc.contributor.advisor-co1ID03513245424pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2711699996455302pt_BR
dc.contributor.advisor1Vale, Marcelo Roberto Bastos Guerra
dc.contributor.advisor1ID04892206490pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5510574256894005pt_BR
dc.contributor.authorDuarte, Mateus Ânderson Barreto
dc.contributor.referee1Casillo, Leonardo Augusto
dc.contributor.referee1ID03327856451pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0989177039598049pt_BR
dc.contributor.referee2Martins, Rodrigo Siqueira
dc.contributor.referee2ID02604243407pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0510960635068771pt_BR
dc.creator.ID10703464469pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6244442561279350pt_BR
dc.date.accessioned2021-12-06T16:01:45Z
dc.date.available2020-02-04
dc.date.available2021-12-06T16:01:45Z
dc.date.issued2020-12-28
dc.description.abstractThe growing demand for economic and environmental efficiency in the industrial sector, associated with the search for performance, quality, reliability and safety of processes has made fault detection and diagnosis systems increasingly important. Besides, when faults are detected and diagnosed in advance, it is possible to prevent the progression of abnormal events and, consequently, reduce the loss of productivity. In this context, the importance of having a system capable of efficiently detecting and diagnosing such faults is highlighted. Therefore, the present study aims to develop a Fault Detection and Isolation system (FDI), composed of structures that use Artificial Neural Networks (ANNs), which are trained offline by mathematical software. A case study is developed from the mathematical model of a Quanser® coupled tank system. The methodology is divided into two main stages, the first corresponds to the identification of the system, which is made by Neural Network AutoRegressive with eXogenous input (NNARX). While the second stage concerns the development of a classifier of faults based on residual values, for this step, a Neural Network Multilayer Perceptron (MLP) was used. For both stages the neural networks were trained with a backpropagation algorithm. Thus, the DIF system was developed to act, through simulations, in the detection and isolation of thirteen faults (structural, in sensors and actuator). Furthermore, the simulation results proved to be satisfactory for tested faults, since the classifier was able to classify all simulated faults. The three ANNs (ANN 1, ANN 2 and ANN 3) implemented in this dissertation, presented a satisfactory Mean Square Error (MSE) performance indexpt_BR
dc.description.resumoA crescente demanda por eficiência econômica e ambiental, no setor industrial, associada à busca por desempenho, qualidade, confiabilidade e segurança dos processos têm tornado os sistemas de detecção e diagnóstico de falhas cada vez mais importantes. Aliado a isso, quando as falhas são detectadas e diagnosticadas antecipadamente é possível evitar a progressão de eventos anormais e, consequentemente, reduzir a perda de produtividade. Nesse contexto, é evidenciada a importância da existência de um sistema capaz de detectar e diagnosticar tais falhas de forma eficiente. Por isso, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver um sistema de Detecção e Isolamento de Falhas (DIF), composto por estruturas que fazem uso de Redes Neurais Artificiais (RNAs), treinadas em modo offline por um software matemático. Um estudo de caso é desenvolvido a partir do modelo matemático de um sistema de tanques acoplados da Quanser®. A metodologia se divide em duas etapas principais, a primeira corresponde a identificação do sistema, que é feita por redes neurais autorregressivas com entradas exógenas (NNARX – do inglês Neural Network AutoRegressive with eXogenous input), já a segunda diz respeito ao desenvolvimento de um classificador de falhas baseado em valores residuais, para essa etapa utilizou-se de uma rede neural Perceptron de Múltiplas Camadas (MLP – do inglês MultiLayer Perceptron), em ambas etapas as redes neurais foram treinadas com algoritmo backpropagation. Dessa forma, foi desenvolvido o sistema de DIF para atuar, através de simulações, na detecção e isolamento de treze falhas (estruturais, em sensores e atuador). Ademais, os resultados obtidos durante as simulações se mostraram satisfatórios para falhas testadas, uma vez que o classificador conseguiu classificar todas as falhas simuladas. As três RNAs (RNA 1, RNA 2 e RNA 3) implementadas neste trabalho, apresentaram índice de desempenho Erro Quadrático Médio (EQM) satisfatóriopt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.21708/bdtd.ppgee.dissertacao.6726
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufersa.edu.br/handle/prefix/6726
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal Rural do Semi-Áridopt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Engenharias - CEpt_BR
dc.publisher.initialsUFERSApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétricapt_BR
dc.relation.referencesDUARTE, Mateus Ânderson Barreto. Detecção e isolamento de falhas em um sistema de tanques acoplados utilizando redes neurais artificias. 2020. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica), Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2020.pt_BR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesspt_BR
dc.rights.licenseCC-BY-SApt_BR
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.pt_BR*
dc.subjectDetecção e Isolamento de Falhaspt_BR
dc.subjectIdentificação de sistemaspt_BR
dc.subjectMLPpt_BR
dc.subjectNNARXpt_BR
dc.subjectRedes Neurais Artificiaispt_BR
dc.subjectFault Detection and Isolationpt_BR
dc.subjectSystems Identificationpt_BR
dc.subjectMLPpt_BR
dc.subjectNNARXpt_BR
dc.subjectArtificial Neural Networkspt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.titleDetecção e isolamento de falhas em um sistema de tanques acoplados utilizando redes neurais artificiaspt_BR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesispt_BR

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