Extração de conhecimento em forma de regras difusas a partir de mapas auto-organizáveis de Kohonen: aplicação em diagnóstico de faltas incipientes em transformadores

Apesar das diversas vantagens oferecidas pelas redes neurais artificiais (RNAs), algumas limitações ainda impedem sua larga utilização, principalmente em aplicações que necessitem de tomada de decisões essenciais para garantir a segurança em ambientes como, por exemplo, em Sistemas de Energia. Uma das principais limitações das RNAs diz respeito à incapacidade que estas redes apresentam de explicar como chegam a determinadas decisões; explicação esta que seja humanamente compreensível. Desta forma, este trabalho propõe um método para extração de regras a partir do mapa auto-organizável de Kohonen, projetando um sistema de inferência difusa capaz de explicar as decisões/classificação obtidas através do mapa. A metodologia proposta é aplicada ao problema de diagnóstico de faltas incipientes em transformadores, em que se obtém um sistema classificatório eficiente e com capacidade de explicação em relação aos resultados obtidos, o que gera mais confiança aos especialistas da área na hora de tomar decisões.

A dinâmica dos recursos comuns em Unidades de Conservação e Assentamentos Rurais no Amazonas: uma abordagem fuzzy set

A teoria de Garret Hardin intitulada “A tragédia dos comuns” apresenta a privatização e o controle governamental como saída para evitar o esgotamento dos recursos naturais. Entretanto, outros autores demonstraram que os usuários dos recursos podem apresentar eficientes formas de manejo, aliando o uso pelo homem à conservação da natureza. Esta tese analisa o uso de recursos comuns em Unidades de Conservação e Assentamentos Rurais de Uso Sustentável, localizadas no interflúvio Purus-Madeira, região Sul do Estado do Amazonas. A pergunta que norteou a hipótese da pesquisa foi: Diante das especificidades amazônicas e das regras impostas pelas políticas ambientais e agrárias na região, quais condições apresentam-se como necessárias e suficientes ao bom desempenho no uso de recursos comuns? A análise foi realizada por meio da combinação de três métodos: o método comparativo Qualitative Comparative Analysis (QCA), o método de análise institucional Institutional Analysis and Development (IAD) Framework e a lógica fuzzy. Operacionalmente, foram consideradas como variáveis independentes (X) os aspectos socioeconômicos, produtivos, ambientais e institucionais, partindo-se do pressuposto de que os programas governamentais destinados às Unidades devem apresentar melhorias nestes indicadores, refletindo por sua vez no bom desempenho no uso de recursos comuns (variável dependente Y) a partir deste desenho institucional. Os resultados confirmaram as hipóteses levantadas, afirmando-se que o bom desempenho no uso de recursos comuns, preconizado pelos critérios da sustentabilidade, somente pode ser alcançado mediante a combinação de um desempenho também satisfatório nas variáveis socioeconômicas, produtivas, institucionais e ambientais, apresentando-se estas variáveis como individualmente necessárias e conjuntamente suficientes para ocorrência deste fenômeno.

Lógica Fuzzy aplicada ao controle de um sistema híbrido de geração de energia elétrica: eólica, fotovoltaica e biogás

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Modelo de avaliação de impacto ambiental utilizando a teoria dos conjuntos fuzzy: um estudo de caso para a indústria automobilística

Pós-graduação em Ciências Ambientais - Sorocaba

Metodologia de determinação de funções de pertinência de controla-dores fuzzy para a avaliação energética de empresas de avicultura de postura

The objective of this work is to determine the membership functions for the construction of a fuzzy controller to evaluate the energy situation of the company with respect to load and power factors. The energy assessment of a company is performed by technicians and experts based on the indices of load and power factors, and analysis of the machines used in production processes. This assessment is conducted periodically to detect whether the procedures performed by employees in relation to how of use electricity energy are correct. With a fuzzy controller, this performed can be done by machines. The construction of a fuzzy controller is initially characterized by the definition of input and output variables, and their associated membership functions. We also need to define a method of inference and a processor output. Finally, you need the help of technicians and experts to build a rule base, consisting of answers that provide these professionals in function of characteristics of the input variables. The controller proposed in this paper has as input variables load and power factors, and output the company situation. Their membership functions representing fuzzy sets called by linguistic qualities, as “VERY BAD” and “GOOD”. With the method of inference Mandani and the processor to exit from the Center of Area chosen, the structure of a fuzzy controller is established, simply by the choice by technicians and experts of the field energy to determine a set of rules appropriate for the chosen company. Thus, the interpretation of load and power factors by software comes to meeting the need of creating a single index that indicates an overall basis (rational and efficient) as the energy is being used.

Aplicação da teoria fuzzy no controle de sistemas de geração de energias alternativas

This paper presents the application and use of a methodology based on fuzzy theory and simulates its use in intelligent control of a hybrid system for generating electricity, using solar energy, photovoltaic and wind. When using a fuzzy control system, it reached the point of maximum generation of energy, thus shifting all energy generated from the alternative sources-solar photovoltaic and wind, cargo and / or batteries when its use not immediately. The model uses three variables used for entry, which are: wind speed, solar radiation and loading the bank of batteries. For output variable has to choose which of the batteries of the battery bank is charged. For the simulations of this work is used MATLAB software. In this environment mathematical computational are analyzed and simulated all mathematical modeling, rules and other variables in the system described fuzzy. This model can be used in a system of control of hybrid systems for generating energy, providing the best use of energy sources, sun and wind, so we can extract the maximum energy possible these alternative sources without any prejudice to the environment.

Modelo preditivo fuzzy da mobilização do solo no sistema de plantio direto.

As culturas do milho e da soja respondem pela maior parte da produção nacional de grãos, predominando o sistema de plantio direto. Para uma semeadura direta de qualidade, o bom aterramento do sulco é indispensável, pois garante um ambiente adequado às sementes. Neste sentido, é importante estimar a mobilização de solo promovida por uma haste sulcadora estreita durante esta operação. O modelo analítico existente visa representar a mobilização do solo no sistema de plantio convencional. Como consequência, há situações em que este não pode se aplicado, como no caso de hastes sulcadoras estreitas utilizadas em semeadoras de plantio direto. Nestas situações, o mecanismo de falha do solo pode se alterar, assumindo um comportamento não modelado na literatura. Essa pesquisa propõe um modelo fuzzy capaz de representar estas situações, aproveitando conhecimento da teoria de mecânica dos solos e da análise de resultados experimentais. No modelo proposto, parte das regras descrevem situações não abrangidas pelo modelo analítico, as quais foram formuladas a partir da estimativa das prováveis áreas de solo mobilizado. O modelo fuzzy foi testado com dados de experimentos conduzidos durante a pesquisa, em duas condições de granulometria de solo (arenoso e argiloso). O modelo proposto reproduziu as tendências observadas nos dados experimentais, mas superestimou os valores de área observados, sendo esse efeito bem mais intenso para os dados do experimento em solo arenoso. A superestimativa ocorreu devido à soma de diversos fatores. Um deles é a diferença entre as leituras experimentais, as quais consideram apenas o solo realmente movimentado, e a premissa do modelo analítico, que considera toda a área de solo incluindo aquela cisalhada, porém não mobilizada. Outro fator foi devido ao efeito do disco de corte da palha, que pré-cisalha o solo à frente da ferramenta. No ensaio em solo arenoso os valores observados de área de solo mobilizado foram menores que os esperados, intensificando o efeito de superestimativa do modelo fuzzy, sendo que este efeito não representa uma deficiência deste modelo.

Adaptação do paradigma orientado a notificações para desenvolvimento de sistemas fuzzy

This work proposes to adjust the Notification Oriented Paradigm (NOP) so that it provides support to fuzzy concepts. NOP is inspired by elements of imperative and declarative paradigms, seeking to solve some of the drawbacks of both. By decomposing an application into a network of smaller computational entities that are executed only when necessary, NOP eliminates the need to perform unnecessary computations and helps to achieve better logical-causal uncoupling, facilitating code reuse and application distribution over multiple processors or machines. In addition, NOP allows to express the logical-causal knowledge at a high level of abstraction, through rules in IF-THEN format. Fuzzy systems, in turn, perform logical inferences on causal knowledge bases (IF-THEN rules) that can deal with problems involving uncertainty. Since PON uses IF-THEN rules in an alternative way, reducing redundant evaluations and providing better decoupling, this research has been carried out to identify, propose and evaluate the necessary changes to be made on NOP allowing to be used in the development of fuzzy systems. After that, two fully usable materializations were created: a C++ framework, and a complete programming language (LingPONFuzzy) that provide support to fuzzy inference systems. From there study cases have been created and several tests cases were conducted, in order to validate the proposed solution. The test results have shown a significant reduction in the number of rules evaluated in comparison to a fuzzy system developed using conventional tools (frameworks), which could represent an improvement in performance of the applications.

Sistema fuzzy para estimativa do bem-estar de matrizes pesadas

Entender o comportamento e suas pequenas variações decorrentes das mudanças do ambiente térmico e desenvolver modelos que simulem o bem-estar a partir de respostas das aves ao ambiente constituem o primeiro passo para a criação de um sistema de monitoramento digital de aves em galpões de produção. Neste trabalho, foi desenvolvido um sistema de suporte à decisão com base na teoria dos conjuntos fuzzy para a estimativa do bem-estar de matrizes pesadas em função de frequências e duração dos comportamentos expressos pelas aves. O desenvolvimento do sistema passou por cinco etapas distintas: 1) organização dos dados experimentais; 2) apresentação dos vídeos em entrevista com especialista; 3) criação das funções de pertinência com base nas entrevistas e na revisão da literatura; 4) simulação de frequências de ocorrências e tempos médios de expressão dos comportamentos classificados como indicadores de bem-estar utilizando equações de regressão obtidas na literatura, e 5) construção das regras, simulação e validação do sistema. O sistema fuzzy desenvolvido estimou satisfatoriamente o bem-estar de matrizes pesadas, tendo na sua última versão, com maior número de regras, acertado 77,8% dos dados experimentais, comparados com as respostas esperadas por um especialista. O sistema pode ser utilizado como instrumento matemático-computacional para apoiar decisões em galpões de produção de matrizes pesadas.

Emprego de regras de associação para extração de padrões mercadológicos de touros Nelore com avaliação genética

Objetivou-se com este trabalho utilizar regras de associação para identificar forças de mercado que regem a comercialização de touros com avaliação genética pelo programa Nelore Brasil. Essas regras permitem evidenciar padrões implícitos nas transações de grandes bases de dados, indicando causas e efeitos determinantes da oferta e comercialização de touros. Na análise foram considerados 19.736 registros de touros comercializados, 17 fazendas e 15 atributos referentes às diferenças esperadas nas progênies dos reprodutores, local e época da venda. Utilizou-se um sistema com interface gráfica usuário-dirigido que permite geração e seleção interativa de regras de associação. Análise de Pareto foi aplicada para as três medidas objetivas (suporte, confiança e lift) que acompanham cada uma das regras de associação, para validação das mesmas. Foram geradas 2.667 regras de associação, 164 consideradas úteis pelo usuário e 107 válidas para lift ≥ 1,0505. As fazendas participantes do programa Nelore Brasil apresentam especializações na oferta de touros, segundo características para habilidade materna, ganho de peso, fertilidade, precocidade sexual, longevidade, rendimento e terminação de carcaça. Os perfis genéticos dos touros são diferentes para as variedades padrão e mocho. Algumas regiões brasileiras são nichos de mercado para touros sem registro genealógico. A análise de evolução de mercado sugere que o mérito genético total, índice oficial do programa Nelore Brasil, tornou-se um importante índice para comercialização dos touros. Com o uso das regras de associação, foi possível descobrir forças do mercado e identificar combinações de atributos genéticos, geográficos e temporais que determinam a comercialização de touros no programa Nelore Brasil.

Informação em mortalidade: o uso das regras internacionais para a seleção da causa básica

A análise da mortalidade tem sido muito usada em saúde pública, e a causa básica da morte é uma variável bastante estudada. Na maioria dos países, há obrigatoriedade de o médico preencher a declaração de óbito (DO), informando às autoridades a ocorrência do evento, características do falecido e causas da morte. Quando há dois ou mais diagnósticos na declaração das causas da morte, surge a questão da seleção da causa básica. As normas para o preenchimento das causas de morte pelos médicos nas DO e as regras para a seleção da causa básica, quando mais de uma causa é declarada, estão definidas pela OMS, visando à comparabilidade internacional. O objetivo deste trabalho é avaliar se a aplicação das Regras Internacionais de Classificação da causa básica permite a seleção da real causa básica, mesmo se declarada incorretamente pelo médico. O material pertence ao "Estudo sobre a mortalidade de mulheres em idade fértil", sendo que 1.315 casos satisfizeram os requisitos de inclusão. Para cada morte foi realizada uma investigação através de entrevistas domiciliárias, consultas aos prontuários hospitalares e assemelhados. Médicos treinados e calibrados preenchiam uma DO nova, após a leitura de toda a informação, e selecionavam a "verdadeira" causa básica da morte. Esta era comparada com a causa básica da DO original, obtida por meio das Regras Internacionais. Entre as DO, em 1.192 (90,6%) houve concordância com a verdadeira causa básica obtida após a investigação. Concluiu-se que as Regras Internacionais permitem selecionar a real causa básica, mesmo quando o médico preenche inadequadamente a DO

A fuzzy reed-frost model for epidemic spreading

In this paper, we present a fuzzy approach to the Reed-Frost model for epidemic spreading taking into account uncertainties in the diagnostic of the infection. The heterogeneities in the infected group is based on the clinical signals of the individuals (symptoms, laboratorial exams, medical findings, etc.), which are incorporated into the dynamic of the epidemic. The infectivity level is time-varying and the classification of the individuals is performed through fuzzy relations. Simulations considering a real problem with data of the viral epidemic in a children daycare are performed and the results are compared with a stochastic Reed-Frost generalization

Power Transformer Differential Protection Based on Clarke`s Transform and Fuzzy Systems

The power transformer is a piece of electrical equipment that needs continuous monitoring and fast protection since it is very expensive and an essential element for a power system to perform effectively. The most common protection technique used is the percentage differential logic, which provides discrimination between an internal fault and different operating conditions. Unfortunately, there are some operating conditions of power transformers that can affect the protection behavior and the power system stability. This paper proposes the development of a new algorithm to improve the differential protection performance by using fuzzy logic and Clarke`s transform. An electrical power system was modeled using Alternative Transients Program (ATP) software to obtain the operational conditions and fault situations needed to test the algorithm developed. The results were compared to a commercial relay for validation, showing the advantages of the new method.

Embedded DSP-Based Compact Fuzzy System and Its Application for Induction-Motor V/f Speed Control

This paper presents a compact embedded fuzzy system for three-phase induction-motor scalar speed control. The control strategy consists in keeping constant the voltage-frequency ratio of the induction-motor supply source. A fuzzy-control system is built on a digital signal processor, which uses speed error and speed-error variation to change both the fundamental voltage amplitude and frequency of a sinusoidal pulsewidth modulation inverter. An alternative optimized method for embedded fuzzy-system design is also proposed. The controller performance, in relation to reference and load-torque variations, is evaluated by experimental results. A comparative analysis with conventional proportional-integral controller is also achieved.

Combined heuristic with fuzzy system to transmission system expansion planning

A heuristic algorithm that employs fuzzy logic is proposed to the power system transmission expansion planning problem. The algorithm is based on the divide to conquer strategy, which is controlled by the fuzzy system. The algorithm provides high quality solutions with the use of fuzzy decision making, which is based on nondeterministic criteria to guide the search. The fuzzy system provides a self-adjusting mechanism that eliminates the manual adjustment of parameters to each system being solved. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.