ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ

Σχετικά έγγραφα
ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Ιστορία της μετάφρασης

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Προχωρημένα Θέματα Διδακτικής της Φυσικής

Διοικητική Λογιστική

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Προχωρημένα Θέματα Διδακτικής της Φυσικής

Προχωρημένα Θέματα Διδακτικής της Φυσικής

Εισαγωγή στη Διδακτική των Θετικών Επιστημών

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Οικονομετρία. Πολλαπλή Παλινδρόμηση. Στατιστικός έλεγχος γραμμικού συνδυασμού συντελεστών. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης

ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Οικονομετρία. Εξειδίκευση του υποδείγματος. Μορφή της συνάρτησης: Πολυωνυμική, αντίστροφη και αλληλεπίδραση μεταβλητών

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

Έλεγχος και Διασφάλιση Ποιότητας Ενότητα 4: Μελέτη ISO Κουππάρης Μιχαήλ Τμήμα Χημείας Εργαστήριο Αναλυτικής Χημείας

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

Εργαστήριο Χημείας Ενώσεων Συναρμογής

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Αερισμός. Ενότητα 1: Αερισμός και αιμάτωση. Κωνσταντίνος Σπυρόπουλος, Καθηγητής Σχολή Επιστημών Υγείας Τμήμα Ιατρικής

Ιστορία της μετάφρασης

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Προχωρημένα Θέματα Διδακτικής της Φυσικής

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Οικονομετρία. Συστήματα συναληθευουσών εξισώσεων Το πρόβλημα της ταυτοποίησης. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης. Διδάσκων: Λαζαρίδης Παναγιώτης

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Φροντιστήριο 1

Οικονομετρία. Απλή Παλινδρόμηση Βασικές έννοιες και τυχαίο σφάλμα. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης. Διδάσκων: Λαζαρίδης Παναγιώτης

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

Διδακτική Εννοιών τη Φυσικής για την Προσχολική Ηλικία

Συστήματα Επικοινωνιών

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Δομές Δεδομένων Ενότητα 1

Οικονομετρία Ι. Ενότητα 9: Αυτοσυσχέτιση. Δρ. Χαϊδώ Δριτσάκη Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Μυελού των Οστών Ενότητα #1: Ερωτήσεις κατανόησης και αυτόαξιολόγησης

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Συστήματα Επικοινωνιών

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 1: Συναρτήσεις και Γραφικές Παραστάσεις. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

Προχωρημένα Θέματα Διδακτικής της Φυσικής

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Prim

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Διπλωματική Ιστορία Ενότητα 2η:

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού Υπέρθερμου Ατμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 14: Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες, Ολοκλήρωση Ρητών Συναρτήσεων Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Διοικητική Λογιστική

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Θεσμοί Ευρωπαϊκών Λαών Ι 19 ος -20 ος αιώνας

Εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών στη διδασκαλία και τη μάθηση

Οικονομετρία. Συστήματα συναληθευουσών εξισώσεων Μέθοδοι εκτίμησης. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης. Διδάσκων: Λαζαρίδης Παναγιώτης

Κβαντική Επεξεργασία Πληροφορίας

Διοίκηση Επιχειρήσεων

Χώρος και Διαδικασίες Αγωγής

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Εκκλησιαστικό Δίκαιο

Βάσεις Περιβαλλοντικών Δεδομένων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 9η Άσκηση - Αλγόριθμος Kruskal

ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ

Οδοποιία IΙ. Ενότητα 14: Υπόδειγμα σύνταξης τευχών θέματος Οδοποιίας. Γεώργιος Μίντσης ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 17: Αριθμητική Ολοκλήρωση, Υπολογισμός Μήκους Καμπύλης Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 3

Ευαγγελικές αφηγήσεις της Ανάστασης

Διοικητική Λογιστική

Αξιολόγηση μεταφράσεων ιταλικής ελληνικής γλώσσας

Εισαγωγή στην Πληροφορική

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Παράκτια Τεχνικά Έργα

Μεθοδολογία των Επιστημών του Ανθρώπου: Στατιστική

Γενική Φυσική Ενότητα: Ταλαντώσεις

Transcript:

ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΦΟΡΩΝ Ενότητα 4: Time and Frequency Analysis Διδάσκων: Γεώργιος Στεφανίδης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

Σκοποί ενότητας Για την περιγραφή ενός συστήματος κρίσιμο σημείο είναι η επιλογή του κατάλληλου μαθηματικού μοντέλου. Για το λόγο αυτό, στην παρούσα ενότητα κάνουμε αναφορά σε Time Series Analysis - Ανάλυση χρονοσειρών, σε Structural Health Monitoring (SHM) και σε Μodel identification - Αναγνωριση μοντελου. Επίσης, εξετάζονται διάφορα Statistical Time Series Models που είναι χρήσιμα για τον καθορισμό της συμπεριφοράς και την μαθηματική έκφραση ενός προηγμένου συστήματος μεταφορών. 2

Time and Frequency Analysis Ορισμός: Η ανάλυση χρόνου-συχνότητας (Time and Frequency Analysis) προσδιορίζει το χρόνο κατά τον οποίο διάφορες συχνότητες του σήματος είναι παρoύσες, συνήθως με τον υπολογισμό ενός φάσματος σε τακτά χρονικά διαστήματα. 3

Ορισμός: Time Series Analysis - Ανάλυση χρονοσειρών [1/2] Η ανάλυση χρονοσειρών (time series analysis) είναι το πεδίο έρευνας που μελετά συστήματα, διαδικασίες, σήματα και πρότυπα που εξελίσσονται χρονικά. 4

Time Series Analysis - Ανάλυση χρονοσειρών [2/2] Η ανάλυση χρονοσειρών έχει δυο βασικούς στόχους: 1. να μελετήσει και να αναγνωρίσει τη φύση ενός φαινομένου που αναπαρίσταται από μια ακολουθία παρατηρήσεων 2. να προβλέψει τη μελλοντική εξέλιξη του φαινομένου, δηλαδή τις μελλοντικές τιμές της ακολουθίας παρατηρήσεων. 5

Structural Health Monitoring (SHM) [1/2] Είναι μια διαδικασία η οποία ανιχνεύει βλάβες σε ένα σύστημα, με σκοπό να εξασφαλίσει τη δομική και λειτουργική ασφάλεια του συστήματος, την έκδοση έγκαιρων προειδοποιήσεων για βλάβη ή φθορά, αποφεύγοντας δαπανηρές επισκευές ή ακόμα και καταστροφικές καταρρεύσεις. Βασικό χαρακτηριστικό είναι η εκτίμηση του μέγεθος της βλάβης του συστήματος (Fault magnitude estimation) που επιτυγχάνεται μέσω της εκτίμησης χαρακτηριστικών ποσοτήτων. 6

Structural Health Monitoring (SHM) [2/2] 7

Αναγνώριση Μοντέλου - Model Identification Το πεδίο της αναγνώρισης του μοντέλου ενός συστήματος χρησιμοποιεί στατιστικές μεθόδους για να αναγνωρίσει ένα μαθηματικό μοντέλο που μπορεί να περιγράψει ένα δυναμικό σύστημα από στοιχεία μετρήσεων. Ένα κριτήριο επιλογής του μοντέλου είναι το σφάλμα μεταξύ της αρχικής απόκρισης και αυτής του μοντέλου. 8

Statistical Time Series Models Statistical Time Series Models είναι μοντέλα ιδιαίτερα χρήσιμα για τον καθορισμό της συμπεριφοράς και την μαθηματική έκφραση ενός συστήματος. Χωρίζονται στις εξής δύο κατηγορίες: Linear Parametric Models Non Parametric Models 9

Linear Parametric Models Autoregressive - Moving Average Models: ARMA State Space models: SS Τα παραπάνω μοντέλα δουλεύουν με outputs. Υπάρχουν προεκτάσεις που χρησιμοποιούν και inputs: Autoregressive - Moving Average Models with Exogenous excitation: ARMAX Box-Jenkins Models: BJ 10

Non Parametric Models [1/6] Power spectral density function (PSD): δείχνει την δύναμη των παραλλαγών ως συνάρτηση της συχνότητας. Με άλλα λόγια, δείχνει σε ποιες συχνότητες οι παραλλαγές είναι ισχυρές και σε ποιες είναι αδύναμες. Η μονάδα της PSD είναι ενέργεια ανά συχνότητα (πλάτος) και μπορείτε να αποκτήσετε ενέργεια μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων, με την ενσωμάτωση της PSD εντός αυτού του φάσματος συχνοτήτων. 11

Non Parametric Models [2/6] Υπολογισμός της PSD γίνεται άμεσα από τη μέθοδο που ονομάζεται FFT ή υπολογίζοντας τη συνάρτηση αυτοσυσχέτισης και τότε μετατρέποντας την. Η PSD είναι ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο, αν θέλετε να εντοπίσετε τα σήματα ταλάντωσης σε χρονολογικές σειρές δεδομένων και θέλετε να μάθετε το πλάτος τους. Correntropy Spectral Density function (CSD) 12

Non Parametric Models [3/6] Sample cross correlation function (CCF): Στη σχέση μεταξύ δύο χρονοσειρών (y t και x t ), η σειρά y t μπορεί να σχετίζεται με τις προηγούμενες υστερήσεις της x-σειράς. Η Sample cross correlation function (CCF) είναι χρήσιμη για τον εντοπισμό υστερήσεων της x- μεταβλητής που με τη σειρά τους μπορούν να χρησιμοποιηθούν στα μοντέλα πρόβλεψης για y t. Autocorrelation Function (ACF) 13

Non Parametric Models [4/6] Frequency response function (FRF): Απόκριση συχνότητας είναι η ποσοτική μέτρηση του φάσματος εξόδου ενός συστήματος ή συσκευής σε απόκριση ενός ερεθίσματος, και χρησιμοποιείται για να χαρακτηρίσει τη δυναμική του συστήματος. Είναι ένα μέτρο του μεγέθους και της φάσης της εξόδου ως συνάρτηση της συχνότητας, σε σύγκριση με την είσοδο. 14

Non Parametric Models [5/6] Likelihood Based Method (Μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας): Η εκτιμήτρια μέγιστης πιθανότητας (MLE) είναι μια μέθοδος εκτίμησης των παραμέτρων ενός στατιστικού μοντέλου. Όταν εφαρμόζεται σε ένα σύνολο δεδομένων δοθέντος ενός στατιστικού μοντέλου, η εκτιμήτρια μέγιστης πιθανότητας παρέχει εκτιμήσεις για τις παραμέτρους του μοντέλου. 15

Non Parametric Models [6/6] Model residual based methods Residual uncorrelatedness based method Sequential Probability Ratio Test Method 16

Τέλος Ενότητας

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 18

Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0 και δεν έχουν προηγηθεί άλλες εκδόσεις. 19

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Πατρών, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Διδάσκων: Γεώργιος Στεφανίδης. «Προηγμένα Συστήματα Μεταφορών. Ενότητα 4: Time and Frequency Analysis». Έκδοση: 1.0. Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/civ1699 20

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση, Μη παράγωγα έργα 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Σύμφωνα με αυτήν την άδεια ο δικαιούχος σας δίνει το δικαίωμα να: Μοιραστείτε αντιγράψετε και αναδιανέμετε το υλικό Υπό τους ακόλουθους όρους: Αναφορά Δημιουργού Θα πρέπει να καταχωρίσετε αναφορά στο δημιουργό, με σύνδεσμο της άδειας Μη εμπορική χρήση Δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το υλικό για εμπορικούς σκοπούς Μη παράγωγα έργα Μπορείτε να αναδιανείμετε το υλικό ως έχει, χωρίς να προβείτε σε αλλαγές (ανάμιξη, τροποποίηση) 21

Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους. 22