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Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23549
Tipo do documento: Tese
Título: Metamodelagem da otimização de sistemas de engenharia na presença de incerteza
Título(s) alternativo(s): Optimization of engineering systems metamodeling in the presence of un-certainty
Autor: Cruz, Claudemir Mota da 
Primeiro orientador: Libotte, Gustavo Barbosa
Primeiro membro da banca: Saporetti, Camila Martins
Segundo membro da banca: Peralva, Bernardo Sotto-Maior
Terceiro membro da banca: Platt, Gustavo Mendes
Quarto membro da banca: Lobato, Fran Sérgio
Resumo: Esta tese explora o uso de modelos substitutos para lidar com incertezas na otimização de sistemas de engenharia, com o objetivo de aprimorar os processos de tomada de decisão em problemas complexos e reduzir os custos computacionais associados. A pesquisa considera fatores nos quais perturbações externas e incertezas podem impactar a determinação de condições ideais de operação para um sistema. De forma geral, os problemas de otimização robusta buscam minimizar a sensibilidade a tais variações, enquanto a confiabilidade tem como foco prevenir falhas nos sistemas, garantindo seu uso seguro. O objetivo principal deste trabalho é empregar a técnica de Regressão por Processos Gaussianos, em uma abordagem híbrida, com o objetivo de reduzir o número de cálculos da função objetivo na otimização com incerteza, o que, consequentemente, pode melhorar a eficiência do processo sem degradar a qualidade da solução. Além disso, o estudo combina um método de projeção estereográfica com um esquema de passo adaptativo para análises de confiabilidade inversa. A eficácia do método proposto é demonstrada por meio de sua aplicação em problemas de benchmark e em problemas de engenharia estrutural amplamente utilizados na literatura. Os resultados demonstram uma redução de pelo menos 60% no número de avaliações da função objetivo em problemas envolvendo robustez e confiabilidade, baseados em fronteiras de Pareto, quando comparado com o não emprego de metamodelos. Além disso, o método proposto apresenta robustez a variações, mantendo a qualidade das soluções com um desvio máximo de 1%.
Abstract: This thesis explores the use of surrogate models to address uncertainties in the optimization of engineering systems, aiming to improve decision-making in complex problems and reduce computational costs. The research considers factors where external disturbances and uncertainties can impact the determination of optimal operating conditions. Generally, robust optimization seeks to minimize sensitivity to these variations, while reliability analysis focuses on preventing system failures, ensuring safe operation. This work employs Gaussian Process Regression, in a hybrid approach, to reduce the number of objective function evaluations in optimization under uncertainty, thereby improving efficiency without sacrificing solution quality. Furthermore, it integrates a stereographic projection method with an adaptive step size scheme for inverse reliability analysis. The effectiveness of the proposed methodology is demonstrated through its application to benchmark problems and structural engineering problems commonly used in the literature. Results demonstrate a reduction of at least 60% in the number of objective function evaluations for robustness and reliability-based optimization problems, using Pareto frontiers, compared to approaches without metamodels. Moreover, the proposed method exhibits robustness to parameter variations, maintaining solution quality within a maximum deviation of 1%.
Palavras-chave: Metamodelagem
Regressão com processos gaussianos
Otimização robusta
Otimização baseada em confiabilidade
Metamodeling
Gaussian process regression
Robust optimization
Reliability-based optmization
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::MATEMATICA APLICADA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
Programa: Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
Citação: CRUZ, Claudemir Mota da. Metamodelagem da otimização de sistemas de engenharia na presença de incerteza. 2024. 122 f. Tese (Doutorado em Modelagem Computacional) - Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2024.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23549
Data de defesa: 20-Dez-2024
Aparece nas coleções:Doutorado em Modelagem Computacional



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