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Tipo: Dissertação
Título: Classificação de níveis de desbalanceamento de um aerogerador em escala utilizando máquina de vetores suporte
Título em inglês: Classification of unbalance levels of a scaled wind turbine using support vector machine
Autor(es): Palácio, Gilderlanio Barbosa Alves
Orientador: Moura, Elineudo Pinho de
Palavras-chave: Aerogeradores;Análise de vibração;DFA;SVM
Data do documento: 2021
Citação: PALÁCIO, Gilderlanio Barbosa Alves. Classificação de níveis de desbalanceamento de um aerogerador em escala utilizando máquina de vetores suporte. 2021. 61 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Fortaleza, 2021.
Resumo: Todo sistema rotativo, como os aerogeradores, sofre com problemas de desbalanceamentos devido a intempéries, degradação e problemas durante a operação que podem causar diminuição do seu desempenho. A presente dissertação analisa sinais de vibração capturados em uma turbina em escala com diferentes níveis de desbalanceamentos. Tais desbalanceamentos foram provocados pela adição de massas nas pontas das pás. Foram utilizadas massas de 0,5 g, 1,0 g e 1,5 g na ponta de uma ou duas pás. As rotações escolhidas para o ensaio foram de 900, 1200 e 1500 rpm. Os sinais de vibração passaram por uma DFA (Análise de Flutuações Destendenciadas), que reconhece propriedades e correlações de séries temporais não estacionárias. Os dados de saída da DFA foram classificados utilizando o método de máquina de vetores suporte SVM (Support Vector Machine) em grupos de 3 e 7 classes. Nas etapas de treinamentos da máquina de vetores suporte implementada no grupo com três classes, observou-se uma pequena redução na taxa de acerto com o aumento na velocidade de rotação, dentro da faixa de valores de 100% até 98,80%. Para etapa de testes, as taxas de acerto foram levemente inferiores, ainda apresentando o fenômeno da queda da taxa de acerto com o aumento da rotação. Para o conjunto com sete classes, a rotação com 1200 rpm tem as menores taxas de acerto, em relação ao nível de rotação de 900 rpm e 1500 rpm, sendo que a etapa de testes em relação à de treinamento, há quedas, algumas vezes sensíveis, outras mais significativas dependendo da classe analisada nos três níveis de rotação. Comparando-se com outros métodos implementados para classificação dos mesmos dados, percebe-se que o SVM se destaca, pois consegue manter padrões relativamente elevados de acertos na classificação.
Abstract: Every rotating system, such as wind turbines, suffers from unbalance problems due to bad weather, degradation and problems during operation that can cause a decrease in its performance. This dissertation analyzes vibration signals captured in a scaled turbine with different levels of unbalance. Such unbalances were caused by the addition of masses at the tips of the blades. Masses of 0.5 g, 1.0 g and 1.5 g at the tip of one or two blades were used. The rotations chosen for the test were 900, 1200 and 1500 rpm. The vibration signals went through a DFA (Extended Fluctuation Analysis), which recognizes properties and correlations of nonstationary time series. The DFA output data were classified using the support vector machine method SVM (Support Vector Machine) into groups of 3 and 7 classes. In the training stages of the support vector machine implemented in the group with three classes, there was a small reduction in the success rate with the increase in rotation speed, within the range of values from 100% to 98.80%. For the testing stage, the hit rates were slightly lower, still showing the phenomenon of a drop in the hit rate with the increase in rotation. For the set with seven classes, the rotation with 1200 rpm has the lowest success rates, in relation to the rotation level of 900 rpm and 1500 rpm, and the test stage in relation to the training stage, there are falls, sometimes sensitive , others more significant depending on the class analyzed in the three levels of rotation. Comparing with other methods implemented to classify the same data, it is clear that the SVM stands out, as it manages to maintain relatively high standards of correct answers in the classification.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/59769
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