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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA Av. João Naves de Ávila, 2121, Bloco 3N - Bairro Santa Mônica, Uberlândia-MG, CEP 38400-902 |
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Plano de Ensino
IDENTIFICAÇÃO
Componente Curricular: |
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Unidade Ofertante: |
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Código: |
Período/Série: |
Turma: |
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Carga Horária: |
Natureza: |
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Teórica: |
Prática: |
Total: |
Obrigatória: |
Optativa: |
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Professor(A): |
Ano/Semestre: |
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Observações: |
EMENTA
Caracterização de variáveis e processos aleatórios. Formulação de estimadores de estados de sistemas dinâmicos lineares e não lineares. Apresentação do filtro de Kalman e algumas variações. Desenvolvimento de simulações e aplicações de filtros para a estimação de estados de sistemas dinâmicos.
JUSTIFICATIVA
A teoria de estimação considera a extração de informação de sinais corrompidos por ruído a partir de dados obtidos de sensores de diversos tipos. A abordagem Bayesiana é utilizada na formulação de filtros de estados para a eliminação de ruídos de natureza aleatória. Esta abordagem permite agregar dados de diversas fontes em uma formulação recursiva para a estimação de estados de sistemas dinâmicos e é utilizada em diversas áreas da engenharia, tais como: fusão sensorial, robótica, sistemas de controle, indústrias, setor automotivo, aeroespacial e muitas outras.
OBJETIVO
Objetivo Geral: |
O objetivo deste curso é apresentar uma introdução à estimação linear e não linear de estados, abrangendo algoritmos baseados na formulação bayesiana e fornecer uma compreensão clara dos princípios básicos usados para aplicá-los. Fornecer ao estudante a capacidade de modelar e aplicar técnicas para a estimação de estados e parâmetros para sistemas de tempo contínuo e discreto, utilizando estimadores recursivos baseados no método de mínimos quadrados e no filtro de Kalman. |
Objetivos Específicos: |
Ao final da disciplina o estudante será capaz de:
1. Entender o modelo de sinais com componentes aleatórias; 2. Formular e aplicar estimadores de parâmetros utilizando a técnica de mínimos quadrados; 3. Formular e aplicar estimadores de estados utilizando a formulações do filtro de Kalman, do filtro de Kalman Estendido e do filtro de Kalman Unscented. |
PROGRAMA
METODOLOGIA
A presente componente curricular possui carga horária total de 60 horas / 72 ha (hora aula, com duração de 50 min), a ser ministrada em formato remoto. Serão adotadas aulas em duas modalidades distintas de comunicação: síncrona (todos os alunos simultaneamente conectados à internet sob a regência do professor) e assíncrona (contemplando atividades remotas off-line). Essas modalidades estão previstas e concordantes com a Resolução nº 20/2020 do Conselho de Graduação. Para tal efeito, serão consideradas as seguintes mídias:
O atendimento ao aluno será realizado de forma remota, seja durante as aulas na modalidade síncrona, através do chat da Plataforma Microsoft Teams, ou através do e-mail: edermoura@ufu.br.
**Caso a plataforma fique indisponível por algum motivo externo, será proposto uma nova ferramenta que atenda às necessidades dos discentes e docentes.
Serão propostas atividades extras, num total de 12 ha, para completar a carga horária total. Em resumo, as atividades estão distribuídas em 45 ha (atividades síncronas) + 15 ha (atividades assíncronas) + 12 ha (atividades extras) = 72 ha (60 horas).
Tabela 1 – Atividades síncronas (3 ha/semana).
Semana |
Data |
Conteúdo |
01 |
04/03 |
- Apresentação da disciplina e distribuição de pontos; - Apresentação ferramentas computacionais; |
02 |
11/03 |
- Conceitos de probabilidade; |
03 |
18/03 |
- Variáveis e processos aleatórios; |
04 |
25/03 |
- Sistemas lineares dinâmicos; |
05 |
01/04 |
- Sistemas lineares dinâmicos; |
06 |
08/04 |
- Conceitos básicos de estimação; |
07 |
15/04 |
- Estimação de vetores aleatórios e consistência dos estimadores; |
08 |
22/04 |
- Filtro de Kalman; |
09 |
29/04 |
- Filtro de Kalman estendido; |
10 |
06/05 |
- Fusão sensorial; |
11 |
13/05 |
- Filtro de Kalman Unscented; |
12 |
20/05 |
- Análise de Markov; |
13 |
27/05 |
- Estimação de estados e parâmetros; |
14 |
03/06 |
Feriado |
15 |
10/06 |
- Modelagem do projeto; |
16 |
17/06 |
- Apresentação do trabalho final; |
A Tabela 2 apresenta o cronograma das atividades assíncronas programadas.
Tabela 2 – Atividades assíncronas (1 ha/semana).
Semana |
Data |
Data |
Conteúdo |
01 |
04/03 |
10/03 |
- Instalação das ferramentas computacionais; - Tutorial de imersão na linguagem de programação; |
02 |
11/03 |
11/03 |
- Conceitos de probabilidade; |
03 |
18/03 |
24/03 |
- Variáveis e processos aleatórios; |
04 |
25/03 |
31/03 |
- Sistemas lineares dinâmicos; |
05 |
01/04 |
07/04 |
- Sistemas lineares dinâmicos; |
06 |
08/04 |
08/04 |
- Conceitos básicos de estimação; |
07 |
15/04 |
21/04 |
- Estimação de vetores aleatórios e consistência dos estimadores; |
08 |
22/04 |
28/04 |
- Filtro de Kalman; |
09 |
29/04 |
05/05 |
- Filtro de Kalman estendido; |
10 |
06/05 |
06/05 |
- Fusão sensorial |
11 |
13/05 |
13/05 |
- Filtro de Kalman Unscented |
12 |
20/05 |
20/05 |
- Análise de Markov |
13 |
27/05 |
02/06 |
- Estimação de estados e parâmetros; |
14 |
03/06 |
09/06 |
Feriado |
15 |
10/06 |
10/06 |
- Modelagem do projeto |
16 |
17/06 |
17/06 |
- Apresentação do trabalho final |
AVALIAÇÃO
As atividades serão distribuídas em atividades semanais e um trabalho final. As atividades semanais somarão 70 pontos e o trabalho final valerá 30 pontos, totalizando 100 pontos. As atividades semanais consistirão de questionários e/ou relatórios e/ou implementação de código relativo ao conteúdo estudado. O trabalho final consistirá de uma simulação ou implementação de uma aplicação de filtragem, utilizando das técnicas apresentadas durante a disciplina.
Atendimento Especial:
Em complemento ao atendimento regular, todos os alunos que estiverem cursando esta disciplina pelo terceiro semestre, ou seja, tenha sido reprovado por dois semestres por nota (não incluídas as reprovações por frequência) terão um atendimento especial, com atendimento personalizado. Para tanto, aqueles que desejarem tal atendimento deverão procurar o professor para que o horário de atendimento seja definido e o plano de recuperação elaborado. Neste caso, o aluno especialmente atendido também deverá ter frequência superior a 75% nas seções.
BIBLIOGRAFIA
Básica
Complementar
APROVAÇÃO
Aprovado em reunião do Colegiado realizada em: ____/____/______
Coordenação do Curso de Graduação: _________________________
| Documento assinado eletronicamente por Eder Alves de Moura, Professor(a) do Magistério Superior, em 12/02/2021, às 18:48, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015. |
| A autenticidade deste documento pode ser conferida no site https://www.sei.ufu.br/sei/controlador_externo.php?acao=documento_conferir&id_orgao_acesso_externo=0, informando o código verificador 2566550 e o código CRC E349F98E. |
Referência: Processo nº 23117.005413/2021-10 | SEI nº 2566550 |