Dissertations / Theses on the topic 'Sistemas de control por retroalimentación'

Trabajo Final (IA)--FCEFN-UNC, 2014
Evalúa la factibilidad de guiado de un cohete sonda de calibre 280 mm mediante el uso de actuadores pirotécnicos de tipo vernier colocado a los lados y sobre la dirección principal del cohete. Estos actuadores son micro-motores de combustible sólido que, en función de la configuración seleccionada, pueden rotar sobre su eje longitudinal o mover la tobera un determinado ángulo para así generar los esfuerzos necesarios a fin de controlar el cohete.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales)
La ley es un instrumento para la comunicación y como tal es imperfecto; históricamente no se ha podido reconocer este problema como tal. Al reconocer aquello debemos replantearnos las instituciones del derecho actual y en ese camino, veremos los sistemas de control, para llegar a concluir que falta institucionalizar un sistema de control de eficiencia poslegislativo (SCEP). Dicha institución, funcionaría dando la retroalimentación faltante al sistema, entregando información al legislador de que fue lo que ocurrió con la ley luego de que esta entro en vigor. Aquella información procesada permitirá aprender de la legislación, corregir errores, conocer la práctica de los tribunales y finalmente permitirá generar leyes más eficientes; contando con la información necesaria para tomar mejores decisiones. Cuestión que es importante para Chile, permitiendo redistribuir eficientemente los recursos económicos y dar más seguridad al sistema. Haciéndose así, atrayente para la inversión extranjera (reglas claras); produciendo un fomento al crecimiento económico del país.

El propósito de la presente tesis es el estudio de la disipatividad en sistemas no lineales discretos. Dicho trabajo de investigación presenta nuevas contribuciones en la teoría de control no lineal discreto basado en disipatividad y en el estudio de las propiedades de sistemas disipativos no lineales. Los resultados conseguidos se dividen en tres objetivos principales:

1. La caracterización de sistemas disipativos múltiple entrada múltiple salida (MIMO) no lineales discretos de estructura general, lo que también se conoce como condiciones de Kalman-Yakubovich-Popov (KYP). Las condiciones de KYP ya existentes se extienden a una clase de sistemas disipativos discretos no lineales MIMO que son no afines en el control. La clase de sistemas disipativos estudiada se denomina disipatividad QSS. También se proporcionan condiciones necesarias y suficientes para la caracterización de sistemas conservativos QSS discretos no afines en el control.

2. El problema de disipatividad por realimentación en sistemas no lineales discretos. Se proponen dos formas de abordar dicho problema:

2.1. El problema de la disipatividad por realimentación a través de la relación fundamental de la disipatividad. Se da solución al problema de la disipatividad por realimentación para sistemas única entrada única salida (UEUS) discretos no lineales no afines en el control, mediante cuatro metodologías basadas en la igualdad fundamental de la disipatividad. Se proponen condiciones suficientes bajo las cuales la disipatividad por realimentación es posible.

2.2. El problema de pasivización mediante las propiedades del grado relativo y la dinámica cero del sistema no pasivo original. El problema de transformarción de un sistema no pasivo a uno que lo es se resuelve mediante realimentación de estado para una clase de sistemas MIMO no lineales discretos afines en el control, usando las propiedades del grado relativo y la dinámica cero del sistema no pasivo original. Se puede considerar como una extensión al caso pasivo de los resultados ya existentes, referentes al problema de transformar un sistema que no es conservativo a uno que lo es mediante realimentación de estado.

3. El problema de estabilización basado en disipatividad en sistemas no lineales discretos. El método de Moldeo de Energía e Inyección de Amortiguamiento (MEIA) se extiende a sistemas generales no lineales discretos UEUS, además de analizar algunas de las propiedades de estabilidad de una clase de sistemas disipativos y de sistemas que se pueden transformar a disipativos por realimentación. También, se establecen condiciones suficientes bajo las cuales dichos sistemas son estabilizables.


Otros objetivos secundarios han sido alcanzados, como son: el estudio del grado relativo y la dinámica cero de sistemas pasivos no lineales discretos, algunas conclusiones acerca de la conservación de la pasividad bajo la interconexión por retroalimentación negativa y la interconexión paralela, algunas notas acerca de la conservación y pérdida de la disipatividad y pasividad con el muestreo, además, las propiedades en el dominio de la frecuencia de los sistemas disipativos se usan y se relacionan con algunos de los criterios de estabilidad basados en la respuesta en frecuencia más importantes. También, los métodos de control basados en disipatividad diseñados se aplican al problema de regulación de un modelo discreto con interpretación física: un convertidor buck, para el que se mejora la respuesta en lazo abierto.

El hecho de haber tratado sistemas discretos generales nos ha permitido dar una serie de resultados para sistemas no lineales continuos no afines en el control. Dos problemas se han propuesto, principalmente: el estudio de la disipatividad por realimentación para sistemas no lineales no afines UEUS y el uso de los resultados de disipatividad por realimentación, con el fin de extender al caso no lineal no afín UEUS el método de estabilización de MEIA.
This dissertation is devoted to dissipativity-related concepts in the nonlinear discrete-time setting, and presents several new contributions which are not covered by the existing nonlinear discrete-time dissipativity-based control theory and the study of the properties of nonlinear discrete-time dissipative systems.

The study of dissipativity given in this dissertation is concentrated in the state-space or internal description representation of systems. The results achieved are classified into three main goals or problems to solve, such as:

1. The characterization of dissipative multiple-input multiple-output (MIMO) nonlinear discrete-time systems of general form, what is regarded as Kalman-Yakubovich-Popov (KYP) conditions. The KYP conditions existing in the literature are extended to a class of nonlinear MIMO dissipative discrete-time systems which are non-affine in the control input. The class of dissipativity characterized is regarded as QSS-dissipativity. Necessary and sufficient conditions for the characterization of QSS-lossless discrete-time systems which are non-affine in the control input are also given.

2. The feedback dissipativity problem in the nonlinear discrete-time setting. Two approaches are proposed to deal with this topic:

2.1. The feedback dissipativity problem through the fundamental dissipativity inequality. The feedback dissipativity problem is solved for single-input single-output (SISO) nonlinear discrete-time non-affine-in-the-control-input systems by means of four methodologies based on the fundamental dissipativity equality. Sufficient conditions under which feedback dissipativity is possible are proposed.

2.2. The feedback passivity problem through the properties of the relative degree and zero dynamics of the non-passive system. The problem of rendering a system passive via state feedback is solved for a class of MIMO nonlinear discrete-time systems which are affine in the control input using the properties of the relative degree and the zero dynamics of the non-passive system. It is an extension to the passivity case of the results reported in the literature for the losslessness feedback problem.

3. The dissipativity-based stabilization problem in nonlinear discrete-time systems. The dissipativity-based controller design methodology of the Energy Shaping and Damping Injection (ESDI) is extended to general nonlinear SISO discrete-time systems, in addition to, the analysis of some stability properties of a class of dissipative and feedback dissipative SISO nonlinear discrete-time systems. Furthermore, sufficient conditions under which a class of feedback dissipative systems is stabilizable are proposed.


Other secondary goals in the dissipativity properties exploration in discrete-time systems are achieved, mainly: the study of the relative degree and zero dynamics of passive nonlinear discrete-time systems, some conclusions about passivity preservation under feedback and parallel interconnections, some notes on the non-preservation and preservation of dissipativity, and its special case of passivity, under sampling, in addition, dissipativity frequency-domain properties have been used and related to some of the most important frequency-based feedback stability criteria. Furthermore, the feedback dissipativity and dissipativity-based control results are applied to solve the regulation problem in a discrete-time model with physical interpretation: the DC-to-DC buck converter, whose open-loop response is improved by means of the use of some of the stabilization methods proposed.


The fact of treating general discrete-time systems has allowed us to extend some dissipativity-related definitions to the case of continuous-time nonlinear non-affine-in-the-input systems. Two main problems are presented, namely: the study of the feedback dissipativity problem for nonlinear non-affine SISO systems based upon the fundamental dissipativity equality, and the use of the feedback dissipativity results in order to extend the ESDI controller design method to the case of non-affine SISO nonlinear systems.

[EN] Material heat processing systems using microwave energy have been used for more than 60 years. Design and implementation techniques have greatly evolved during this time, but a precise control in material temperature is still difficult to achieve due to theoretical and practical reasons. This difficulty arises, in many cases, because a deep knowledge in several technical fields is needed in order to design the process properly, being microwave engineering only one of them. Usually it's necessary to combine knowledge in microwaves with material technology, chemistry, and other fields, in order to have a clear idea about how the process should be. The main aim of this work is the development of experimental equipment that allows the heat treatment of material samples using microwave energy, while providing a great control over the sample temperature and the energy absorbed. Using such an equipment, very valuable data can be obtained for the process dynamics when using microwave technology. With this objective in mind, in a first step different suitable types of microwave applicators have been studied, as well as several optimization techniques for the temperature distribution within the sample. Advantages and disadvantages of multimodal applicators have been analyzed, and a detailed study about the effect of mode stirrers in the field uniformity has been carried out, which is the more common technique for this aim. A next step was the study of thermal effects in materials under high power electromagnetic fields. Heat transfer, convection and phase change phenomena have been studied in order to analyze their effect in the sample temperature. The thermal runaway effect has a special importance in the processing of some materials, mainly when dielectric losses increase with temperature. This phenomenon has been analyzed, as well as some suitable techniques that can be used to avoid it, or at least to reduce its effects. Also, different types of temperature sensors have been reviewed to study its usability in microwave systems, and as a result infrared temperature sensors has been chosen as the more suitable technology. In microwave heating systems the temperature increment in the sample is determined by the microwave power absorbed by the applicator, and for this reason an accurate control over this parameter is required for a good temperature control. It should be remarked that microwave heating processes are dynamic, evolving with the changes in material temperature and properties. For this reason, different procedures for absorbed power control has been analyzed, with highlight in the work carried out regarding the development of a dynamic impedance matching system. Moreover, other strategies for absorbed power regulation have been studied, using different control parameters as the generated power, the cavity tuning or the frequency sweep span. Two different systems have been developed. One is based on a tunable monomode cavity with a mechanic tuning system; the second is based on a non-tunable cavity and the use of a variable frequency generator. Both systems integrate temperature sensors and the equipment required to measure the power delivered to the sample. An automated process control algorithm based on PID has been implemented, allowing autonomous working during the experiments. Both developed systems have been used in a high number of experiments with different nature of samples. Some of these results are presented in this work, showing the excellent performance of the systems and the valuable information that can be obtained for the studied materials. As a final point, several future research lines are proposed in order to continue the work developed up to now.
[ES] Los sistemas de tratamiento térmico de materiales utilizando energía de microondas vienen utilizándose durante más de 60 años. La técnica en el diseño e implementación de este tipo de sistemas ha avanzado enormemente durante este tiempo, pero el control preciso de la temperatura de los materiales sigue presentando muchas dificultades teóricas y prácticas. Esta dificultad, en muchos casos, se presenta debido a que un correcto procesado por microondas de muchos materiales precisa de conocimientos en varias áreas técnicas, siendo la ingeniería de microondas sólo una de ellas. En muchas ocasiones es necesario combinar el conocimiento en esta área con conocimientos en tecnología de materiales, química, etc., para obtener una idea precisa de cómo ha de ser el proceso. El objetivo de este trabajo es desarrollar un equipo experimental que permita el tratamiento por microondas de muestras de materiales, manteniendo en todo momento un gran control sobre la temperatura y energía absorbida, lo que permite obtener unos datos muy valiosos sobre la dinámica de procesado de los materiales con esta tecnología. Con este objetivo, en un primer paso se han estudiado los diferentes tipos de aplicadores de microondas que se pueden utilizar, así como las técnicas de optimización de la distribución de temperatura aplicables a cada tipo de aplicador. Se han analizado las ventajas e inconvenientes que presentan los aplicadores multimodales, con un detallado estudio del efecto de uniformización del campo eléctrico que producen los agitadores de modos, que es la técnica más usada para este propósito. A continuación se han estudiado los efectos térmicos que ocurren sobre los materiales sometidos a un campo electromagnético de alta potencia. Los fenómenos de transmisión de calor, convección y cambio de fase han sido estudiados para analizar su influencia sobre la temperatura que alcanzan los cuerpos. El fenómeno de avalancha térmica tiene una gran importancia en el tratamiento de algunos materiales, sobre todo aquellos cuyas pérdidas dieléctricas crecen con la temperatura, por lo que ha sido analizado junto con las técnicas que pueden utilizarse para evitar su aparición. También se han revisado los diferentes tipos de sensores de temperatura y su aplicabilidad a los sistemas de microondas. En los sistemas de calentamiento por microondas el incremento de temperatura de la muestra viene determinado por la potencia absorbida por el aplicador, y por tanto un control preciso de esta potencia es vital en el control de la temperatura. Es necesario destacar que los procesos de calentamiento por microondas son dinámicos, evolucionando según la muestra cambia de temperatura y propiedades. Por este motivo se han estudiado los diferentes mecanismos disponibles, destacando el trabajo realizado en el desarrollo de un sistema de adaptación de impedancias dinámico. Además se han analizado otras estrategias para regular la potencia absorbida, controlando diferentes parámetros como la potencia generada, la sintonización de la cavidad o el ancho de barrido de frecuencias. Se han construido dos tipos de sistemas, uno basado en una cavidad monomodo sintonizable mecánicamente, y otro sistema cuya cavidad no es sintonizable, y precisa del uso de un generador de frecuencia variable. Ambos sistemas integran sensores de temperatura y el equipamiento necesario para medir la potencia entregada a la muestra en cada momento. Para el control del proceso se ha implementado un algoritmo de control PID que permite el funcionamiento automatizado a lo largo de los ensayos. Ambos equipos desarrollados se han utilizado para la realización de multitud de ensayos, sobre muestras de diferente naturaleza, lo que permite poner de manifiesto el excelente funcionamiento de estos equipos y la valiosa información que proporciona sobre los materiales estudiados. Para finalizar, se proponen unas líneas futuras de investigación para continuar el trab
[CAT] Els sistemes de tractament tèrmic de materials utilitzant energia de microones s'han utilitzat durant més de 60 anys. La tècnica en el disseny i implementació d'este tipus de sistemes ha avançat enormement durant este temps, però el control precís de la temperatura dels materials continua presentant moltes dificultats teòriques i pràctiques. Esta dificultat, en molts casos, es presenta pel fet que un correcte processat per microones de molts materials precisa de coneixements en diverses àrees tècniques, sent l'enginyeria de microones només una d'elles. Moltes vegades és necessari combinar el coneixement en aquesta àrea amb coneixements en tecnologia de materials, química, etc., per a obtindre una idea precisa de com ha de ser el procés. L'objectiu d'este treball és desenvolupar un equip experimental que permeta el tractament per microones de mostres de materials, mantenint en tot moment un gran control sobre la temperatura i energia absorbida, la qual cosa permet obtindre unes dades molt valuoses sobre la dinàmica de processat dels materials amb esta tecnologia. Amb este objectiu, en un primer pas s'han estudiat els diferents tipus d'aplicadors de microones que es poden utilitzar, així com les tècniques d'optimització de la distribució de temperatura aplicables a cada tipus d'aplicador. S'han analitzat els avantatges i inconvenients que presenten els aplicadors multimodals, amb un detallat estudi de l'efecte d'uniformització del camp elèctric que produïxen els agitadors de modes, que és la tècnica més usada per a aquest propòsit. A continuació s'han estudiat els efectes tèrmics que ocorren sobre els materials sotmesos a un camp electromagnètic d'alta potència. Els fenòmens de transmissió de calor, convecció i canvi de fase han sigut estudiats per a analitzar la seua influència sobre la temperatura que aconseguixen els cossos. El fenomen d'allau tèrmica té una gran importància en el tractament d'alguns materials, sobretot aquells les pèrdues dielèctriques dels quals creixen amb la temperatura, per la qual cosa ha sigut analitzat junt amb les tècniques que poden utilitzar-se per a evitar la seua aparició. També s'han revisat els diferents tipus de sensors de temperatura i la seua aplicabilitat als sistemes de microones. En els sistemes de calfament per microones l'increment de temperatura de la mostra ve determinat per la potència absorbida per l'aplicador, i per tant un control precís d'esta potència és vital en el control de la temperatura. És necessari destacar que els processos de calfament per microones són dinàmics, evolucionant segons la mostra canvia de temperatura i propietats. Per este motiu s'han estudiat els diferents mecanismes disponibles, destacant el treball realitzat en el desenrotllament d'un sistema d'adaptació d'impedàncies dinàmic. A més s'han analitzat altres estratègies per a regular la potència absorbida, controlant diferents paràmetres com la potència generada, la sintonització de la cavitat o l'ample d'agranat de freqüències. S'han construït dos tipus de sistemes, un basat en una cavitat monomodo sintonizable mecànicament, i un altre sistema on la cavitat no és sintonizable, i precisa de l'ús d'un generador de freqüència variable. Ambdós sistemes integren sensors de temperatura i l'equipament necessari per a mesurar la potència entregada a la mostra en cada moment. Per al control del procés s'ha implementat un algoritme de control PID que permet el funcionament automatitzat al llarg dels assajos. Ambdós equips desenrotllats s'han utilitzat per a la realització de multitud d'assajos, sobre mostres de diferent naturalesa. Alguns d'estos resultats es presenten en este treball, la qual cosa permet posar de manifest l'excel·lent funcionament d'estos equips i la valuosa informació que proporciona sobre els materials estudiats. Per a finalitzar, es proposen unes línies futures d'investigació per a continuar el treball realitzat fins
Plaza González, PJ. (2016). Control de la temperatura en sistemas de calentamiento por microondas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61475
TESIS

Una opción interesante para el modelado de sistemas no lineales son los modelos borrosos, sin olvidar que una de las metas del modelado borroso es la interpretabilidad de los modelos. Además, si se pretenden usar los modelos identi?cados para una posterior aplicación a control, será necesario tener en cuenta algunas consideraciones adicionales que podrían modificar los criterios empleados en identificación para predicción. En esta Tesis, tras resaltar algunos conceptos poco claros relacionados con los criterios de modelado local encontrados en la bibliografía, se proponen las características deseables de las técnicas de modelado e identificación borrosa cuando el propósito es el control por modelos locales. Tras estudiar el comportamiento de las funciones objetivo de los algoritmos de agrupamiento borroso adecuados en el modelado para control, se presenta un nuevo índice que incorpora algunas características deseables relacionadas con la convexidad y suavidad de las clases finales identificadas, con ventajas respecto a otras metodologías como Gustaffson-Kessel. A continuación se define una familia de algoritmos de agrupamiento que minimizan la función objetivo previamente definida. Estos algoritmos llevan a una identificación más adecuada de modelos locales, aproximando los modelos locales el modelo linealizado de la planta en sus zonas de validez y, adicionalmente, con características deseables respecto a la interpretabilidad de las funciones de pertenencia (convexidad y suavidad). El algoritmo proporciona simultáneamente modelos locales lineales y agrupamiento de los datos de entrada, siendo especialmente aplicable para identi?cación de modelos borrosos Takagi-Sugeno y descomposición de sistemas no lineales en modelos locales lineales para control.
Diez Ruano, JL. (2003). Técnicas de agrupamiento para identificación y control por modelos locales [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2684
Palancia

La present tesi doctoral consta de tres estudis transversals diferenciats, l'objectiu dels quals va ser establir els criteris per a la precisió diagnòstica en l'avaluació del control motor lumbo-pelvià (CMLP) amb unitats de feedback per pressió (PBU) i avaluar el CMLP en esportistes de diferents disciplines esportives. En concret, al primer estudi la mostra va estar composta per 39 nedadors (20 homes, 19 dones) amb almenys dos anys d'experiència en competicions nacionals; al segon i tercer estudi la mostra va estar formada per 100 practicants de CrossFit® (71 homes i 29 dones) reclutats de sis centres de CrossFit® afiliats a Barcelona, Espanya. Tots els participants van donar el seu consentiment per a participar en cada uns dels estudis d'acord amb la última versió de la declaració de Hèlsinki (2013). A tots els participants se'ls van realitzar quatre tests de CMLP, així com van ser entrevistats individualment per a recollir dades de caràcter descriptiu i confidencial. Tots els tests es van dur a terme en les instal·lacions esportives habituals de pràctica dels esportistes participants en el mateix lapse de franges horàries per a respectar al màxim la seva quotidianitat i la validesa ecològica dels estudis. De cada estudi s'ha desenvolupat un article amb les seves discussions i conclusions específiques que es mostren en la present Tesi Doctoral, els títols dels quals són: Estudi 1: Precisió diagnòstica de les proves de control motor lumbopèlvic utilitzant una unitat de bioretroalimentació de pressió en nedadors professionals: un estudi transversal. Estudi 2: Control motor lumbopèlvic en atletes de CrossFit®: un estudi transversal Estudi 3: Es veu afectat el control motor lumbopèlvic pel sexe i les lesions prèvies en els atletes de CrossFit®?
La presente tesis doctoral consta de tres estudios transversales diferenciados cuyo objetivo fue establecer los criterios para la precisión diagnóstica en la evaluación del control motor lumbopélvico (CMLP) con unidades de biofeedback por presión (PBU) y evaluar el CMLP en deportistas de distintas disciplinas deportivas. En concreto, en el primer estudio la muestra estuvo compuesta por 39 nadadores (20 hombres, 19 mujeres) con al menos dos años de experiencia en competiciones nacionales; en los estudios segundo y tercero la muestra estuvo formada por 100 practicantes de CrossFit® (71 hombres y 29 mujeres) reclutados de seis centros de CrossFit® afiliados en Barcelona, España. Todos los participantes dieron su consentimiento para participar en cada unos de los estudios de acuerdo con la ultima versión de la declaración de Helsinki (2013). A todos los participantes se les realizaron cuatro pruebas de CMLP, así como fueron entrevistados individualmente para recoger datos de carácter descriptivo y confidencial. Todos los test se llevaron a cabo en las instalaciones deportivas habituales de práctica de los deportistas participantes en el mismo lapso de franjas horarias para respetar al máximo su cotidianidad y la validez ecológica de los estudios. De cada estudio se ha desarrollado un articulo con sus discusiones y conclusiones específicas que se muestran en la presente Tesis Doctoral, los títulos de los cuales son: Estudio 1: Precisión diagnóstica de las pruebas de control motor lumbopélvico utilizando una unidad de biorretroalimentación de presión en nadadores profesionales: un estudio transversal. Estudio 2: Control motor lumbopélvico en atletas de CrossFit®: un estudio transversal Estudio 3: ¿Se ve afectado el control motor lumbopélvico por el sexo y lesiones previas en los atletas de CrossFit®?
The present doctoral thesis consists of three different cross-sectional studies whose objective was to establish the criteria for diagnostic precision in the evaluation of the lumbopelvic motor control (LPMC) with pressure feedback units (PBU) and to evaluate the LPMC in athletes from different sports disciplines. Specifically, in the first study the sample was made up of 39 swimmers (20 men, 19 women) with at least two years of experience in national competitions; for the second and third studies the participants were 100 CrossFit® practitioners (71 males and 29 females) recruited from six affiliate CrossFit® centers in Barcelona, Spain. All participants received their consent to participate in each of the studies according to the latest version of the Helsinki declaration (2013). All participants were given four LPMC test, as well as being interviewed individually to collect descriptive and confidential data. All the trials carried out at the usual sports practice facilities of the participating athletes and in the same time slot to respect their daily routine to let the everyday nature of the athlete and the ecological validity of the studies. From each study an article has been developed with its specific analyzes and conclusions that are shown in this Doctoral Thesis, the titles of which are: Study 1: Diagnostic accuracy of lumbopelvic motor control test using the pressure biofeedback unit in professional swimmers: a cross-sectional study. Study 2: Lumbopelvic motor control in CrossFit® athletes: a cross-sectional study Study 3: Is lumbopelvic motor control affected by sex and previous injuries in CrossFit® athletes?

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-05-26Bitstream added on 2014-06-13T19:55:33Z : No. of bitstreams: 1 galavotti_tv_me_ilha.pdf: 4073080 bytes, checksum: 0605ef5edb68c7bc2b71f8c976c0fe09 (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Nos últimos anos, as indústrias têm mostrado bastante interesse no desenvolvimento de novas técnicas para o controle de vibrações. O objetivo principal é atribuir valores aceitáveis das amplitudes de vibrações nos sistemas, garantindo um bom funcionamento dos mesmos e evitando falhas que provoquem paradas abruptas, mostrando-se uma área científica muito importante e que aproxima vários campos da engenharia moderna. Atualmente essa tecnologia é crescente e grande investimento tem sido aplicado no seu desenvolvimento. Este trabalho apresenta resultados obtidos para técnicas ativas e semi-ativas de controle de vibrações, considerando que as modificações estruturais são provenientes da alteração da rigidez e amortecimento. Utiliza-se para essa análise, Amortecedores Ativos Controlados por Atuadores Piezelétricos, denominados em inglês por Piezoelectric Friction Damper (PFD). A aplicação da metodologia é realizada em máquinas rotativas modeladas pelo Método dos Elementos Finitos e em um protótipo projetado e construído em laboratório. Os resultados procuram atenuar os níveis de vibrações e demonstram a viabilidade da aplicação de PFDs em estruturas.
Nowadays industries have shown great interest in developing new techniques for vibration control. The target is getting acceptable values of the amplitudes of vibrations in systems, ensuring proper working order avoiding failures. This is a scientific area of very important and approach fields of modern engineering. Currently this technology is growing and large investments has been applied in its development. This paper presents results obtained for active and semi-active techniques vibration control, where the structural changes are from the modification of stiffness and damping. It is used for this analysis a system known by Piezoelectric Friction Damper (PFD). The methodology was applied in rotating machines modeled by finite element method and in a prototype designed and built in the laboratory. The results try to mitigate the vibration levels and demonstrate the feasibility of applying PFDs in rotating machine.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014
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Sistemas de controle via rede (NCS, do inglês Networked Control Systems) são uma classe especial de sistemas amostrados digitalmente, nos quais os dispositivos do sistema de controle se comunicam através de uma rede de comunicação (como mostrado na Fig. I). Significantes avanços tecnológicos tem levado a um maior interesse tanto na utilização de NCS em ambiente industrial (MOYNE; TILBURY, 2007), quanto em pesquisas relacionadas ao assunto (HESPANHA; NAGHSHTABRIZI; XU,2007; HEEMELS; WOUW, 2010; ZHANG; GAO; KAYNAK, 2013). Algumas das vantagens oferecidas por tais sistemas, com relação a sistemas de controle tradicionais, compreendem menor custo de implementação, flexibilidade e facilidade de manutenção. Apesar disso, inerentemente alguns efeitos indesejados também podem ocorrer, tais como atrasos na comunicação e intervalos de amostragem variantes, ocasionando degradação no desempenho do sistema em malha fechada. Devido a esses efeitos, a análise de estabilidade e também o projeto de controladores para NCS tornam-se mais desafiadores (TANG; YU, 2007). De modo geral, os estudos sobre NCS podem ser divididos em duas grandes áreas: controle da rede e controle via rede (GUPTA; CHOW, 2010). A primeira está mais interessada em proporcionar uma melhor qualidade no serviço de transmissão de dados realizado pela rede de comunicação, enquanto a segunda objetiva uma melhor qualidade do desempenho dos sistemas de controle sob determinadas condições induzidas pelos efeitos da utilização da rede. Embora tipicamente tratadas de forma separada, recentemente alguns esforços têm sido empreendidos de modo a integrar algumas características de ambas as áreas em fase de projeto, as chamadas estratégias de co-design (TORNGREN et al., 2006). Uma abordagem integrada é necessária de modo a se obter uma maior compreensão do funcionamento de um NCS, podendo assim obter um melhor desempenho geral do sistema. Neste contexto, especialmente levando em consideração que o uso rede de comunicação é limitado, tal recurso deve ser corretamente distribuído entre os sistemas de controle de modo a garantir um funcionamento adequado. Além disso, requisitos de desempenho individuais de cada planta também devem ser cumpridos, mesmo sujeitos a tais restrições de limites de recursos.

Abstract: Networked control system (NCS) is a special class of sampled-data system where control systems devices are interconnected through a communication network. Despite the advantages, such as lower cost, flexibility and easy of maintenance compared to a more traditional implementation, some undesired effects may be induced by the use of a shared medium in the feedback loop, for instance, time-varying sampling intervals and delays. Due to the multidisciplinary nature of an NCS, the analysis and design of such systems also demand a more comprehensive approach. Thus, the main objective of this thesis is to propose some strategies for the synthesis of dynamic output feedback compensators, assuming an industrial network control system environment with temporal behavior features and requirements. Throughout this document, the NCS is modeled considering unknown time-varying delays, which leads to an uncertain system representation, later overapproximated by a convex polytope with additional norm-bounded uncertainty. Based on parameter dependent Lyapunov functions, closed-loop stability conditions are provided, which can be verified in terms of feasibility of a set of linear matrix inequalities (LMIs). The control designs are then promptly derived from the stability conditions, leading to delay-dependent compensators. Furthermore, an integrated control design and resource management strategy is proposed, taking into account the controller design while also addressing the shared nature of the communication network. This co-design strategy assumes that a supervisor task has the knowledge of all devices that access the network, as well as their allocated bandwidths. Numerical examples and simulations are provided to illustrate the effectiveness of the proposed design methodologies.

Este trabalho apresenta a aplicação da teoria de controle robusto não linear por modos deslizantes a sistemas de posicionamento dinâmico para embarcações flutuantes, com validação experimental. O objetivo do sistema de controle projetado é manter a embarcação próxima a uma posição pré-ajustada (set-point) ou a uma trajetória preestabelecida (pathfollowing), por meio das forças geradas nos propulsores, mesmo estando o sistema na presença de distúrbios externos, ou seja, vento, ondas e correnteza. A princípio, realizaram-se simulações numéricas com o sistema projetado a fim de verificar o seu desempenho. O simulador utilizado foi implementado em ambiente Matlab/Simulink, considerando a dinâmica da embarcação e dos agentes ambientais. As simulações consistiram de manobras realizadas em condições nominais e na ausência de esforços ambientais, com embarcação cheia (plena) e vazia (lastro). Para validação do algoritmo implementado realizaram-se ensaios de manobra em condição de calmaria e na presença de vento, com a embarcação em plena carga e vazia. Os ensaios foram administrados no laboratório do Departamento de Engenharia Naval e Oceânica da USP (DENO). O algoritmo de controle por modos deslizantes demonstrou-se robusto a variações de condições ambientais (vento), mantendo o desempenho e estabilidade. Verificou-se que o ajuste dos parâmetros do controlador pode ser feito de forma intuitiva, utilizando-se fórmulas matemáticas. Além disso, a estrutura não linear do controlador e suas propriedades de robustez asseguram o desempenho e estabilidade para uma grande gama de condições ambientais e manobras realizadas com a embarcação.
This paper presents the application of the robust and nonlinear sliding mode control theory to the dynamic positioning systems for floating vessel, with experimental validation. The objective of the control system designed is to keep the vessel next a specific position (set-point) or follow a pre-defined trajectory (pathfollowing) through the action of propellers, in the presence of wind, waves and current external disturbances. In principle numerical simulations were carried out with the system designed to verify its performance. The simulator used was implemented in a Matlab / Simulink, considering the dynamics of the vessel and environmental agents. The simulations consisted of maneuvers carried out in nominal condition and in the absence of environmental efforts, with the vessel full and empty (ballasted). In order to validate the algorithm, small scale experiments were done, considering maneuvers in both calm and windy conditions, with the vessel at full or ballasted load. The tests were conducted at the laboratory of the Naval and Ocean Engineering Department (DENO) of the University of São Paulo. The sliding mode control was robust to variations in environmental conditions (wind), keeping the performance and stability. It was verified that the adjustment of controller parameters can be easily done, using mathematical equations. Moreover, the nonlinear structure of the controller and its robustness properties ensure the performance and stability for a large range of environmental conditions and maneuvers carried out with the vessel.

Doctora en Ingeniería Eléctrica
El presente trabajo aborda el problema del análisis de estabilidad, convergencia y desempeño de los sistemas adaptables fraccionarios, utilizando el enfoque de los modelos de error, problema que no ha sido abordado ni reportado en la literatura técnica hasta la fecha. Los modelos de error fraccionarios surgen al introducir las derivadas de orden fraccionario en los esquemas adaptables clásicos, ya sea describiendo la planta a controlar o identificar, o bien en las leyes de ajuste de los parámetros. Como parte del desarrollo del trabajo, se estudiaron los cuatro modelos de error conocidos hasta el momento, pero desde el punto de vista fraccionario. En todos los casos, el primer paso fue realizar exhaustivos estudios por simulación, que permitieron tener un nivel de comprensión inicial del desempeño de estos modelos de error, en cuanto a estabilidad y convergencia de los errores. Para analizar la estabilidad de estos modelos de error, fue preciso generar resultados matemáticos generales, los que también constituyen un importante aporte de esta Tesis Doctoral. Estos resultados permitieron completar el análisis de los Modelos de Error Fraccionarios 1 y 4 en su totalidad, y para ciertos casos particulares de los Modelos de Error Fraccionarios 2 y 3. En relación a la demostración de convergencia del error de salida a cero, se obtuvieron resultados analíticos para casos particulares en el Modelo de Error Fraccionario 1, y se expusieron de manera concreta las principales dificultades que han impedido, hasta el momento, generalizar estos resultados a los demás casos. También se obtuvieron otros resultados analíticos válidos para los cuatro modelos de error, que permiten afirmar que el promedio del cuadrado de la norma del error de salida, tiene una tendencia decreciente. Esto puede resultar de utilidad en algunas aplicaciones desde el punto de vista práctico. Respecto de la convergencia del error paramétrico, se logró determinar que ella está relacionada con alguna forma de excitación persistente, particular para los sistemas adaptables fraccionarios, pero no se logró dar cabal respuesta a esta interrogante. Sin embargo, se obtuvieron resultados analíticos parciales para el caso del Modelo de Error Fraccionario 1 escalar, quedando los restantes casos como parte del trabajo futuro a desarrollar en esta línea de investigación. No obstante, se expusieron las conclusiones intuitivas al respecto, obtenidas de los estudios por simulación. Finalmente, este trabajo se complementó con el diseño, implementación y análisis de dos aplicaciones de controladores fraccionarios. El primero corresponde al control por referencia a modelo de orden fraccionario para un regulador automático de voltaje, mientras que el segundo es un compendio de tres estrategias de control fraccionario para el control de posición en un sistema de levitación magnética, conocido como Anillo de Thomson.

En el presente trabajo se analiza la propuesta del empleo de sistemas de refrigeración por adsorción como alternativa a los sistemas convencionales de compresión de vapor. Se presentan los tipos de adsorción y su aplicación en la refrigeración, caracterizada principalmente a nivel comercial por su uso en chillers. Se encuentran algunas ventajas, en primer lugar, porque puede ser energizado por fuentes de calor de bajo nivel y renovable, como la energía solar, y en su forma básica prácticamente no requiere de energía eléctrica. Además, los sistemas basados en adsorción física se destacan por su baja complejidad y facilidad de mantenimiento. Seguidamente, se realiza una revisión de algunos pares de adsorción empleados en sistemas de refrigeración resaltando sus principales características y comparándolos brevemente según su desempeño e impacto ambiental. Posteriormente, se presentan algunas relaciones encontradas en la literatura, tanto para el estudio del proceso de equilibrio de adsorción según el par de adsorción como para el análisis termodinámico del sistema, así como algunos parámetros de desempeño, como el PER y COP eléctrico que permiten su comparación con otros sistemas de refrigeración. Finalmente, se comentan algunos ciclos que permiten mejorar y aprovechar los procesos de transferencia de calor y masa para obtener un mejor desempeño global. De este modo, se presenta este tipo de sistema como una alternativa que permitiría satisfacer las necesidades de refrigeración y reducir la dependencia de fuentes primarias no renovables.
Trabajo de investigación

Neste trabalho, consideramos o problema de desacoplamento de perturbações por realimentação dinâmica regular do estado para sistemas não lineares afins. Utilizando a abordagem geométrica-diferencial, estabelecemos condições necessárias e suficientes de solução de tal problema. Mostramos que tais condições são baseadas na geometria de um sistema estendido, obtido pela colocação de integradores em série com as entradas do sistema original. Quando tal problema e solúvel, mostramos também que o algoritmo de extensão dinâmica permite a construção do compensador solução. Como um subproduto de tais técnicas, obtemos uma forma geométrica de determinação da estrutura algébrica no infinito, através da geometria do sistema estendido.
In this work we consider the Problem of Disturbance Decoupling by Regular Dynamic Feedback for the class of affine nonlinear systems. We use the so-called Differential Geometric Approach to derive the necessary and sufficient conditions for this problem\'s solution. We show that the solvability of this problem is governed by the geometry of an Extended System obtained by putting integrators in series with the inputs of the original system. When the necessary conditions are satisfied, we show that the well known dynamic extension algorithm can be used to construct a solution. We also show that the algebraic structure at infinity can be computed by geometric methods with the aid of the Extended System.

La conservación del agua es una problemática de constante crecimiento. En el Perú, la escasez y la inadecuada gestión del recurso hídrico en el proceso de riego de cultivos agrícolas generan una baja productividad de la parcela, debido a la utilización de sistemas de riego convencionales tales como el riego por tendido o inundación. El presente trabajo de investigación y desarrollo tiene como objetivo principal reducir la cantidad de agua utilizada en el proceso de riego de una parcela ubicada en el distrito de Abelardo Pardo Lezameta – Llaclla, provincia de Bolognesi, departamento de Ancash. Se toma la muestra de una hectárea, 10000 m2, para realizar el trabajo y limitar los alcances del mismo. Se propone la solución mediante el diseño de un sistema automatizado para riego por goteo en base a una estrategia de control que fue desarrollada en una plataforma de hardware libre, Arduino Mega 2560. El cultivo escogido fue la palta Hass, debido que es un producto de agro exportación y es uno de los que se produce en esta región. El objetivo del sistema es medir la humedad de suelo de los cultivos, esta variable física será conocida como la variable de proceso. Se transforma a una señal eléctrica, la cual es acondicionada para su transmisión y posterior procesamiento. Esta información es digitalizada por el conversor análogo digital (ADC), el nivel de humedad actual es comparado con un nivel de referencia, de esta forma, el controlador decide que acción se debe realizar con el actuador, que se trata de una válvula solenoide. Su operación consiste en la apertura y el cierre de la misma, con el objetivo de limitar el flujo de agua que será aplicada en los cultivos. Además, se desarrolla un software de monitoreo basado en el programa Labview que permite visualizar la variable de proceso en una interfaz gráfica. De esta forma, el usuario puede realizar un seguimiento del proceso de riego y conocer cuál es el estado actual en el que se encuentra el nivel de humedad de suelo.
Tesis

Nesta Dissertação são propostos dois esquemas de controle para sistemas não-lineares com atraso. No primeiro, o objetivo é controlar uma classe de sistemas incertos multivariáveis, de grau relativo unitário, com perturbações não-lineares descasadas dependentes do estado, e com atraso incerto e variante no tempo em relação ao estado. No segundo, deseja-se controlar uma classe de sistemas monovariáveis, com parâmetros conhecidos, grau relativo arbitrário, atraso arbitrário conhecido e constante na saída. Admitindo-se que o atraso na entrada pode ser deslocado para a saída, então, o segundo esquema de controle pode ser aplicado a sistemas com atraso na entrada. Os controladores desenvolvidos são baseados no controle por modo deslizante e realimentação de saída, com função de modulação para a amplitude do sinal de controle. Além disso, observadores estimam as variáveis de estado não-medidas. Em ambos os esquemas de controle propostos, garante-se propriedades de estabilidade globais do sistema em malha fechada. Simulações ilustram a eficácia dos controladores desenvolvidos.
Two control schemes for nonlinear time-delay systems are proposed in this thesis. The purpose of the first scheme is to control a class of uncertain multivariable systems, with relative degree one, nonlinear unmatched state dependent disturbances, and uncertain time-varying state delay. The purpose of the second scheme is to control a class of single-input-single-output systems, with known parameters, arbitrary relative degree, with constant and known arbitrary output delay. Assuming that input delays can be transferred to the output, so the second scheme can be applied to systems with input time-delay. The developed controllers are based on sliding mode control and output feedback, with modulation function to the control signal amplitude. Furthermore, observers estimate unmeasured state variables. In both schemes, global stability properties of the closed loop system are guaranteed. Simulations illustrate the effectiveness of the proposed approaches.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016.
Made available in DSpace on 2016-09-20T05:05:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341818.pdf: 7805468 bytes, checksum: 24215969efc6a9cd28721f5d8831d2ef (MD5) Previous issue date: 2016
O desenvolvimento de veículos aéreos não tripulados (VANTs) vem despertando um grande interesse tanto no meio acadêmico quanto na indústria nas últimas décadas. Muitos campos da robótica e da teoria de controle vem sendo explorados visando melhorar o desempenho destes sistemas. Existem vários cenários onde estas aeronaves são utilizadas, tais como monitoramento de ambientes, agricultura de precisão, busca e resgate, entre outras. Dentre as diferentes aplicações destas aeronaves temos o transporte de carga suspensa por cabo, o qual tem promovido várias pesquisas relacionadas com transporte de alimentos, medicamentos e suprimentos em geral, para zonas de risco. Neste sentido, este trabalho tem como foco o uso de VANTs em tarefas de transporte de carga, considerando perturbações externas e incertezas paramétricas. A aeronave utilizada é um birotor na configuração Tilt-rotor que carrega uma carga suspensa. Um Tilt-rotor é um veículo movimentado por dois rotores inclináveis, os quais geram e direcionam forças de impulso para sustentar a aeronave. Neste estudo, é importante que a aeronave seja capaz de seguir uma trajetória predefinida enquanto estabiliza a carga suspensa mesmo quando afetada por perturbações externas ou incertezas paramétricas. Além disso, um modelo não linear multicorpo é obtido via formulação Euler-Lagrange para o VANT Tilt-rotor considerando a carga suspensa. Neste modelo foi considerado que a aeronave é composta por quatro corpos rígidos e tem dez graus de liberdade. O problema de controle é solucionado com um controlador preditivo (MPC) incremental e um não incremental, baseados no modelo linear do erro do sistema, o qual é linearizado em torno a uma trajetória genérica. Além disso, os MPCs consideram custo terminal, com o objetivo de garantir estabilidade e por consequência reduzir o horizonte de predição. Devido ao fato do sistema linear ser variante no tempo (LVT), o custo terminal é calculado mediante desigualdades matriciais lineares (LMI). Por outro lado, restrições são impostas na formulação do MPC, relacionadas com as limitações físicas dos atuadores e considerando que o VANT está confinado numa área específica. Finalmente, simulações foram realizadas para avaliar o desempenho dos controladores propostos, considerando perturbações constantes em diferentes instantes de tempo, e levando em conta incertezas paramétricas.

Abstract : The development of unmanned aerial vehicles (UAVs) has arousedgreat interest in both academia and industry in the recent decades.Many aereas of robotics and control theory have been exploited toimprove the performance of these systems. There are several scenarioswhere these aerial vehicles are used, like monitoring environment,precision agriculture, construction, search and rescue. Transportationof cable-suspended loads with UAVs is another application. This haspromoted research related to load transportation of food, medicine,and supplies in general for unsafe areas. This research is focused onthis topic, where it is necessary that the UAV follows a predenedtrajectory while stabilizing the suspended load, even if it is aectedby external disturbances. In this dissertation, two model predictivecontrollers (MPCs) are used to solve the path tracking problem of asmall scale Tilt-rotor Unmanned Aerial Vehicle (UAV) while carryinga suspended load. A Tilt-rotor is a vehicle lifted and propelled bytwo tiltable rotors, in order to control the direction of thrust forces.In the present study, it is important that the aircraft able to follow apredened trajectory while maintaining the suspended load stable evenin the presence of external disturbances and parametric uncertainties.Moreover, a rigorous multibody non-linear dynamic model is obtainedvia Euler-Lagrange formulation for the Tilt-rotor UAV with suspendedload, assuming four rigid bodies and ten degrees of freedom (DOF)of the vehicle. The control problem is solved with incremental andnon-incremental model predictive controllers, based on the linear errormodel of the system, which is linearized around a generic trajectory.Furthermore, the MPCs consider a terminal cost in order to ensurestability, allowing the prediction horizon reduction. As the linear modelis a linear time-varying (LTV) system, the terminal cost is calculatedvia linear matrix inequalities (LMI). In addition, some constraintsare imposed on the formulation, related to physical limitations of theactuators and assuming that the aircraft is conned to a particulararea. Finally, numerical simulations are performed in order to evaluatethe controllers, considering constant disturbances at dierent instantsof time, and modeling errors.

O presente trabalho se propõe a elaborar algoritmos para controle robusto de sistemas de potência. O modelo de sistema de potência multimáquinas utilizado é o de pequenas perturbações, e o objetivo principal é aumentar o amortecimento dos autovalores críticos do sistema, garantindo sua estabilidade e desempenho em diversas condições operativas. Para isso, são utilizadas as Desigualdades Matriciais Lineares (ou LMI\'s), muito adequadas ao tratamento de problemas de controle robusto por sua flexibilidade e possibilidade de agrupamento de diversos requisitos de desempenho. São propostos, entre outros, três algoritmos fundamentais para controle robusto: dois estão relacionados ao controle descentralizado e com controladores de estrutura fixa, o que é muito comum na indústria de potência atualmente, e o outro está relacionado ao controle hierarquizado, que consiste na integração de várias camadas de controle utilizando sinais remotos. Os algoritmos de controle descentralizado propostos são inovadores, pois ambos os métodos permitem a utilização de controladores de estrutura fixa (qualquer que seja ela), e o algoritmo de controle hierarquizado propõe uma estrutura de controle inédita que utiliza aproximações de Padé de diversas ordens para representar os atrasos de comunicação no sistema. Durante a fase de projeto, pode-se escolher o atraso de comunicação, bem como a ordem da aproximação de Padé desejada. Nos algoritmos de controle robusto descentralizado, realizamos uma minimização da norma da matriz de ganhos estáticos do controlador, o que impede que o resultado do algoritmo sejam parâmetros de valores muito elevados e infactíveis para os controladores. A técnica utilizada para os três controladores propostos é o posicionamento de pólos, o que garante que os autovalores do sistema de potência em malha fechada estejam numa dada região do plano complexo, relacionada ao amortecimento mínimo desejado para os autovalores do sistema. Os testes e simulações realizados para validação dos algoritmos de controle robusto foram feitos em ambiente MATLAB, e foram utilizados diversos sistemas de potência: sistema New England de 39 barras e 9 geradores, sistema New England de 69 barras e 16 geradores e sistema New England de 39 barras utilizando modelos de termogeradores. Os testes sugerem que as técnicas propostas são eficazes, pois todas elas garantem boas taxas de amortecimento para os sistemas de potência utilizados. Ao final, simulações não-lineares comprovam a eficácia e a eficiência de um dos controladores projetados para o sistema New England de 39 barras.
The aim of this work is to elaborate robust control algorithms to power systems. The mathematical model employed to describe the multimachine power system is that used in small signal studies, and the main goal is to increase the damping of the critical eigenvalues of the system, guaranteeing its stability and performance in various operating conditions. To do this, we apply the Linear Matrix Inequalities (or simply LMI\'s), suitable to deal with robust control problems due to its flexibility and possibility to group many performance requisites. We propose three robust control algorithms: two of them are related to decentralized control with controllers of predefined structure, which are commonly used in the power industry, and the other one is related to the hierarchized control, which consists on the integration of various controllers layers using remote signals. The decentralized robust control algorithms proposed are novel, because both methods make possible the development of controllers of pre-defined structure, and the hierarchized control algorithm suggests a novel control structure that uses Padé approximations of different orders to represent the communication delays in the system. During the design, we can choose the communication delay, as well as the order of the Padé approximation desired. The decentralized robust control algorithms solve minimization problems over the controller gain matrix norm, which guarantees that the final values of the controller\'s parameters will not be much high and impracticable. The technique employed for the three types of controllers proposed is the pole placement, which ensures that the eigenvalues of the closed loop power system will be in a certain region of the complex plane, related to the minimum damping required for the system. Tests and simulations are done in MATLAB to validate the robust control algorithms, and we apply these algorithms to various power systems: 39-bus 9-machine New England power system, 69-bus 16-machine New England power systems and 39-bus New England power system with thermo machine models. The tests suggest that the proposed techniques work well, once all of them guarantee good damping rates to the power systems considered. To complete the tests round, nonlinear simulations proof the efficiency of the controllers designed for the 39-bus New England power system.

La presente tesis expone el diseño de un sistema ciberfísico de monitoreo de contaminación acústica urbana, el mismo que, combinando radiofrecuencia y conexión a internet a través de wifi, podría ser implementado en las zonas de mayor concurrencia de personas en la ciudad de Lima y tendría como principal objetivo el informar y advertir a los ciudadanos y entidades gubernamentales cuando los niveles de ruido presentes pueden afectar la salud. Además, la información recolectada permitiría a los municipios responsables del control de este problema poder tener una visión más acertada de los causantes de los mismos. Este trabajo se dividirá en una parte física que consistirá en el diseño de un dispositivo de sensado de contaminación acústica que pueda operar de forma continua en distintas zonas de la capital siendo capaz de trabajar en la intemperie enviando información relevante de forma inalámbrica a un receptor; y una parte ciber que seguirá una arquitectura IoT con Cloud Computing que se encargará del procesamiento de los datos y su transmisión a través de internet. Este sistema será fácilmente escalable y podría ser aplicado en proyectos del Estado enfocados en la reducción de la contaminación ambiental y la concientización de la población sobre el mismo.
Tesis

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-16T14:50:15Z No. of bitstreams: 1 FÁBIO GEORGE NOGUEIRA CRUZ - DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2017.pdf: 3691156 bytes, checksum: 5b1dfe0077677e8425fa32fdbb895e39 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-10-16T14:50:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FÁBIO GEORGE NOGUEIRA CRUZ - DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2017.pdf: 3691156 bytes, checksum: 5b1dfe0077677e8425fa32fdbb895e39 (MD5) Previous issue date: 2017-03-27
A utilização de sensores em sistemas de controle de processos é de vital importância para o monitoramento e operação adequada das plantas industriais. Por sua vez, os sinais podem apresentar interferências de outras fontes, além de que em certos casos, não é possível observar diretamente os sinais individuais das fontes. Diante disso, as técnicas de processamento e separação de sinais são utilizadas no intuito de extrair as informações das fontes contidas nos sinais misturados. As principais técnicas de separação de sinais estão associadas a técnica ICA (Independent Component Analysis), que sofreu significativa evolução desde sua criação nos anos 80. Tal evolução teve contribuição também da técnica PCA (Principal Component Analysis) e do desenvolvimento da capacidade de processamento computacional. No entanto, essas técnicas apresentam dois problemas básicos, a saber: desvio de amplitude e mudança de fase, sendo tais problemas limitantes quanto a sua utilização em sistemas de controle. Sendo assim, esse trabalho tem como objetivo apresentar uma solução do problema de amplitude das técnicas ICA’s para utilização na redução do acoplamento de sistemas multivariáveis. A correção proposta, baseada na correção da etapa de branqueamento dos algoritmos ICA, gerando a técnica MOD-ICA, foi utilizada como alternativa para a quebra da correlação entre variáveis dos sistemas multivariados. Essa técnica foi utilizada para o projeto e obtenção dos pares de controle de uma planta de produção de etanol anidro modelada na plataforma Aspen Dynamics. No estudo de caso proposto, foi observada uma redução significativa no número condicional dos pares de controle propostos, e a matriz de separação foi utilizada como parâmetro de desacoplamento do sistema de controle. Dessa forma, a técnica proposta MOD-ICA apresentada pode ser utilizada como ferramenta de geração de projeto de sistemas de controle, podendo a matriz de separação ser considerada como modelo de redução de acoplamento, resultando assim na obtenção de um sistema de controle mais robusto às variações inerentes do processo.
The use of sensors in process control systems is of vital importance for the proper operation and monitoring of industrial plants. In turn, process signals may have interference from other sources and, in some cases, it is not possible to observe directly the individual signals of the sources. In view of this, signal processing and separation techniques are used in order to extract the information from the sources contained in mixed signals. The main signal separation techniques are associated with the Independent Component Analysis (ICA), which has undergone significant evolution since its creation in the 1980s. Such evolution also had the contribution of the Principal Component Analysis (PCA) and the development of computational processing power. However, these techniques have two basic glitches: deviation of amplitude and phase change, which limit their use in control systems. Therefore, this research aims to present a solution to the problem of amplitude in ICA techniques for use in decoupling reduction in multivariate systems. The proposed correction, based on the stage of whitening ICA algorithms, which generated the technique MOD-ICA, was used as an alternative to breaking the correlation between variables in multivariate systems. Such technique was used for projecting and obtaining controlling pairs in an industrial plant of anhydrous ethanol production modeled on the Aspen Dynamics platform. In the case study proposed in this research, a significant reduction in the conditional numbers of the proposed controlling pairs was observed, and the separating matrix was used as a parameter of decoupling for the control system. As a result, the proposed MOD-ICA technique can be used as a tool for generating control systems, and its separating matrix can be considered as a model for decoupling reduction, which results in a more robust control system for process variation.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Dissertacao (Mestrado)
IPEN/D
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Electricista
En esta tesis se desarrolló un trabajo de modelación, simulación e implementación experimental de un sistema de control de temperatura para un equipo de calentamiento inductivo orientado a calentar fluidos de pasada. Lo anterior, con el propósito de estudiar el control de una variable de gran interés industrial: la temperatura del fluido calentado, ya que la mayoría de los procesos requieren para su operación óptima mantener un buen manejo de esta variable. Para tal efecto, se analizaron cinco estrategias de control, de las cuales cuatro de ellas corresponden a esquemas adaptables por modelo de referencia (MRAC): Control Adaptable Directo, Control Adaptable indirecto con enfoque Dinámico, Control Adaptable Indirecto con enfoque Algebraico y Control Adaptable Combinado, y otra de tipo clásica Proporcional-Integral (PI), a modo de encontrar ventajas comparativas entre sí y validar si una estrategia avanzada puede superar el desempeño de una más sencilla. La metodología seguida consistió, en primer lugar, en la elaboración de un modelo fenomenológico detallado, dinámico y de parámetros concentrados, que considera los principales fenómenos físicos relacionados con el sistema, como el Electromagnetismo y la Trasferencia de Calor, así como el comportamiento de la variables eléctricas en el equipo de alimentación, cuyos componentes son mayoritariamente de Electrónica de Potencia. En seguida, con un modelo de planta bien definido y calibrado, se diseñaron las estrategias de control de temperatura, y posteriormente se simuló el sistema en lazo cerrado, sometiéndolo a determinados seguimientos de referencia y perturbaciones medibles y programadas. Luego, a través de indicadores comparativos de desempeño de la respuesta, sea en términos del error de control y la energía utilizada en la acción de control, entre otras, se evaluó objetivamente cuál de las estrategias reunía las características más favorables para controlar un sistema real. Finalmante, en una planta piloto de 15 [kW] se realizaron pruebas experimentales, las cuales permitieron validar tanto la controlabilidad y estabilidad de la planta, como contrastar las respuestas con el modelo propuesto. Los resultados obtenidos en todas las actividades realizadas, demostraron que es posible implementar estrategias de control adaptable por modelo de referencia (MRAC) con resultados favorables y coincidentes, tanto a nivel experimental como en simulaciones, con un desempeño similar o mejor que una estrategia PI clásica. También, se pudo verificar que una combinación ponderada de las estrategias de control adaptable directa e indirecta constituye una mejora significativa en el desempeño de la planta, en términos de tiempos de estabilización, oscilaciones y sobrepasos. Por ello, se sugiere al esquema Adaptable MRAC Combinado como la mejor alternativa a implementar para estos sistemas de calentamiento inductivo. Finalmente, fue posible implementar herramientas sencillas de compensación de retardo en la variable controlada, producto de la ubicación del sensor con respecto a la zona de calentamiento, mediante métodos adaptables y predictivos con la incorporación del modelo, de modo de evitar en futuros diseños de equipos eventuales inestabilidades de la planta producidas por la demora en la variable controlada. Finalmente, es importante expresar que esta Tesis se desarrolló en el marco del proyecto Fondef D05I10098, “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética”.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-30Bitstream added on 2014-06-13T20:21:16Z : No. of bitstreams: 1 souza_wa_dr_ilha.pdf: 2047760 bytes, checksum: 8e0dca06c80251e6c3a1e6e46925aa1a (MD5)
Esta tese propõe novos métodos de projeto de controle chaveado para algumas classes de sistemas: lineares com incertezas politópicas e não lineares incertos descritos por modelos fuzzy Takagi-Sugeno. Inicialmente são propostos métodos que utilizam uma função quadrática de Lyapunov e a estabilidade quadrática é utilizada para projetar vários ganhos do controlador, baseado em desigualdades matriciais lineares (do inglês Linear Matrix Inequalities - LMIs). Os controladores propostos são compostos por um único ganho que é escolhido por uma lei de chaveamento que retorna o menor valor da derivada temporal da função quadrática de Lyapunov. Para o caso linear, os controladores concebidos apresentam um melhor desempenho quando comparados com o controlador que emprega um único ganho de realimentação do estado normalmente implementado, e as LMIs utilizadas para encontrar os ganhos são mais relaxadas. Para o caso não linear, os controladores propostos também apresentaram um bom desempenho e eliminam a necessidade de encontrar as expressões explícitas das funções de pertinência que muitas vezes podem ter expressões longas e/ou complexas, ou serem desconhecidas devido às incertezas na planta. Em seguida foram propostos novos métodos de projeto de controle chaveado e um novo critério de estabilidade para sistemas não lineares incertos descritos por modelos fuzzy Takagi-Sugeno. O projeto do controlador chaveado é baseado na função de Lyapunov quadrática por partes do tipo mínimo e na minimização da derivada temporal desta função de Lyapunov. As condições do novo critério de estabilidade são representadas por um tipo de desigualdades matriciais bilineares (do inglês Bilinear Matrix Inequalities - BMIs) que podem ser resolvidas de forma eficiente pelo método...
This thesis proposes new switched control design methods for some classes of linear systems with polytopic uncertainties and uncertain nonlinear systems described by Takagi-Sugeno fuzzy models. Initially, are proposed methods that use a quadratic Lyapunov function and quadratic stability to design, based on Linear Matrix Inequalities (LMIs), the feedback gains. The controller gain is chosen by a switching law that returns the smallest value of the time derivative of the quadratic Lyapunov function. For the linear case, the proposed methodology presents a better performance when compared with the controller usually implemented which uses only one state feedback gain and the LMIs for finding the switched gains are more relaxed. For nonlinear plants described by Takagi-Sugeno fuzzy models, the proposed controller also presented good performance and eliminates the need to obtain the explicit expressions of the membership functions of the Takagi-Sugeno fuzzy controllers, which can often have long and/or complex expressions, or may not be known, for instance due to the plant uncertainties. The design of the switched controllers is based on a minimum-type piecewise quadratic Lyapunov function and the minimization of the time derivative of this Lyapunov function. The conditions of the new stability criterion are represented by a kind of Bilinear Matrix Inequalities (BMIs) that can be efficiently solved by the path-following method. Furthermore, the proposed switched controller can also operate even with an uncertain reference control signal. To verify the efficacy of the proposed methodology are presented numerical simulations, including robust nonlinear control designs of a ball-and-beam system and of a magnetic levitator, and finally a robust... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira
Banca: Edvaldo Assunção
Banca: Rodrigo Cardin
Banca: Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi
Banca: Grace Silva Deaecto
Resumo: Esta tese propõe novos métodos de projeto de controle chaveado para algumas classes de sistemas: lineares com incertezas politópicas e não lineares incertos descritos por modelos fuzzy Takagi-Sugeno. Inicialmente são propostos métodos que utilizam uma função quadrática de Lyapunov e a estabilidade quadrática é utilizada para projetar vários ganhos do controlador, baseado em desigualdades matriciais lineares (do inglês Linear Matrix Inequalities - LMIs). Os controladores propostos são compostos por um único ganho que é escolhido por uma lei de chaveamento que retorna o menor valor da derivada temporal da função quadrática de Lyapunov. Para o caso linear, os controladores concebidos apresentam um melhor desempenho quando comparados com o controlador que emprega um único ganho de realimentação do estado normalmente implementado, e as LMIs utilizadas para encontrar os ganhos são mais relaxadas. Para o caso não linear, os controladores propostos também apresentaram um bom desempenho e eliminam a necessidade de encontrar as expressões explícitas das funções de pertinência que muitas vezes podem ter expressões longas e/ou complexas, ou serem desconhecidas devido às incertezas na planta. Em seguida foram propostos novos métodos de projeto de controle chaveado e um novo critério de estabilidade para sistemas não lineares incertos descritos por modelos fuzzy Takagi-Sugeno. O projeto do controlador chaveado é baseado na função de Lyapunov quadrática por partes do tipo mínimo e na minimização da derivada temporal desta função de Lyapunov. As condições do novo critério de estabilidade são representadas por um tipo de desigualdades matriciais bilineares (do inglês Bilinear Matrix Inequalities - BMIs) que podem ser resolvidas de forma eficiente pelo método... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: This thesis proposes new switched control design methods for some classes of linear systems with polytopic uncertainties and uncertain nonlinear systems described by Takagi-Sugeno fuzzy models. Initially, are proposed methods that use a quadratic Lyapunov function and quadratic stability to design, based on Linear Matrix Inequalities (LMIs), the feedback gains. The controller gain is chosen by a switching law that returns the smallest value of the time derivative of the quadratic Lyapunov function. For the linear case, the proposed methodology presents a better performance when compared with the controller usually implemented which uses only one state feedback gain and the LMIs for finding the switched gains are more relaxed. For nonlinear plants described by Takagi-Sugeno fuzzy models, the proposed controller also presented good performance and eliminates the need to obtain the explicit expressions of the membership functions of the Takagi-Sugeno fuzzy controllers, which can often have long and/or complex expressions, or may not be known, for instance due to the plant uncertainties. The design of the switched controllers is based on a minimum-type piecewise quadratic Lyapunov function and the minimization of the time derivative of this Lyapunov function. The conditions of the new stability criterion are represented by a kind of Bilinear Matrix Inequalities (BMIs) that can be efficiently solved by the path-following method. Furthermore, the proposed switched controller can also operate even with an uncertain reference control signal. To verify the efficacy of the proposed methodology are presented numerical simulations, including robust nonlinear control designs of a ball-and-beam system and of a magnetic levitator, and finally a robust... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor

Orientador: Rafael Santos Mendes
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-14T05:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_WagnerSchalch_M.pdf: 1828766 bytes, checksum: 0aba4a8b38c8c8768e34ae1f0a7434e6 (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: O problema de regulação de trens é particularmente importante entre os problemas de escalonamento encontrados nos sistemas de transporte metroviários, sendo caracterizados por trens percorrendo regiões urbanas levando passageiros de uma localização para outra. Se o intervalo entre trens desejado, tempos de parada em plataformas e os tempos de percurso entre plataformas são determinados e conhecidos a-priori, a solução de estado estável (tabela horária) pode ser calculada. Entretanto, sistemas reais estão sujeitos a perturbações como passageiros impedindo o fechamento de portas, falhas mecânicas ou elétricas, etc., que podem desviar os trens do estado estável. Nesse contexto, esse trabalho está direcionado para a determinação de uma lei de controle, i.e., uma lei para a determinação dos instantes de chegada e partida de cada trem em cada plataforma nos ciclos do sistema para restabelecer e manter a tabela horária (solução de referência). A lei de controle proposta está baseada nos conceitos da álgebra maxplus. Os instantes desejáveis de chegada e partida de cada trem em cada plataforma são calculados a partir dos últimos instantes de ocorrência dos eventos do sistema e de um conjunto de matrizes definido na álgebra max-plus.
Abstract: The train regulation problem is of particular importance among the scheduling problems found in mass transit systems, being characterized by trains running in urban regions taking passengers from one location to another. If the desired headway between trains, dwell-times in platforms and running times between platforms are determined and known a-priori, the steady state solution (timetable) can be calculated. However, real systems are subject to disturbances such as passengers preventing doors from closing, mechanical or electrical failures, etc., that can deviate the trains from the steady state. In this context, this work is concerned with the determination of a control law, i.e., a law for the determination of the arrival and departure times of each train on each platform in the system's cycles in order to reestablish and maintain the timetable (reference solution). The proposed control law is based on max-plus algebra concepts. The desired arrival and departure times of each train on each platform are calculated from the last occurrence instants of the system's events and from a set of matrices defined in max-plus algebra.
Mestrado
Automação
Mestre em Engenharia Elétrica

Nesta tese, com a ambição de desenvolver um pacote de controle que poderia ser implementado a baixo custo nas indústrias brasileiras, é estudado o controle preditivo (MPC) de sistemas estáveis e instáveis com modelos incertos, baseado em um modelo de realinhamento e o uso de técnicas de desigualdades matriciais lineares (LMI), para resolução de problemas de controle robusto. Na primeira parte da tese, a aplicabilidade de um controlador baseado em um modelo de realinhamento é considerada. Como o controlador preditivo baseado em um modelo de realinhamento não requer o uso de um observador de estados, espera-se que seja mais eficiente e mais robusto a distúrbios não medidos que um controlador que precise de um observador de estados. Essa hipótese é testada comparando-se o desempenho e a robustez a distúrbios não medidos deste controlador com um controlador que requer o uso de um observador de estados, através da simulação do controle de um separador polipropileno/propano (PP) industrial. Por outro lado, a desvantagem de um controlador baseado em um modelo de realinhamento é a sensibilidade da construção do modelo e das matrizes do controlador a erros numéricos que aumentam com o tamanho do sistema. As etapas do algoritmo de controle mais sensíveis a erros numéricos são então destacadas com o objetivo de discutir a aplicabilidade de um controlador baseado em um modelo de realinhamento a sistemas de grande porte. Além disso, sempre que possível, os métodos utilizados para reduzir a sensibilidade das etapas problemáticas a erros numéricos são apresentados. A segunda parte da tese trata da solução do problema de controle robusto preditivo baseado em um modelo de sistema incerto. Este problema é usualmente abordado através da inclusão de restrições não lineares sobre os custos associados aos modelos da planta no problema de controle, de tal modo que a ação de controle é obtida a cada instante de tempo através da resolução de um problema de otimização não linear, cujo custo computacional pode ser proibitivo para sistemas de grande porte. Nesta parte da tese, o problema de MPC robusto é então reformulado como um problema baseado em LMIs, que pode ser resolvido com uma fração do esforço computacional. A abordagem proposta é comparada com o MPC robusto convencional e testada através da simulação do controle de um reator e de um separador C3/C4 industriais. Finalmente, na terceira parte da tese, o MPC de sistemas estáveis e instáveis com incertezas no modelo que permite a saturação das entradas manipuladas é abordado. Um subconjunto das entradas manipuladas é alocado ao controle das saídas instáveis através de uma lei de realimentação de estados, enquanto as outras entradas são deixadas livres para controlar as saídas estáveis restantes. Assume-se que as saídas são controladas dentro de faixas e que os setpoints das saídas são tratados como entradas manipuladas adicionais. Os controladores desenvolvidos nesta parte da tese permitem a saturação das entradas associadas às saídas instáveis através da manipulação das entradas livres e dos setpoints das saídas instáveis. A viabilidade recursiva dos controladores desenvolvidos é garantida, permitindo-se que os setpoints das saídas instáveis deixem temporariamente suas faixas. O desempenho dos controladores desenvolvidos é testado através da simulação do controle de dois processos integradores da indústria química.
In this thesis, with the ambition of developing a homemade control package that could be implemented at a low cost in Brazilian industries, the model predictive control (MPC) of uncertain stable and unstable systems based on a realigned state space representation and on the use of the Linear Matrix Inequality (LMI) techniques is addressed. In the first part of this thesis, the practical implementability of a controller based on a realigned model is considered. Since a Model Predictive Controller based on a realigned model does not require the use of a state observer, it is expected to be more efficient and more robust to unmeasured disturbances than a controller requiring the use of a state observer. This assumption is tested by comparing the performance and the robustness to unmeasured disturbances of a controller based on a realigned model with a controller requiring the use of a state observer through the simulation of the control of a nonlinear industrial propylene/propane (PP) splitter. On the other hand, a disadvantage of a controller based on a realigned model is that the construction of the model and controller matrices is very sensitive to numerical errors. The steps of the control algorithm that are more sensitive to numerical errors are then highlighted in order to discuss the practical applicability of an MPC based on the realigned model to large-scale systems. Also, wherever possible, some ways of decreasing the sensitiveness of the problematic steps to numerical errors are presented. The second part of this thesis addresses the solution to the problem of robust MPC of systems with model uncertainty. The usual approach of dealing with this kind of problem is through the inclusion of nonlinear cost constraints in the control problem so that the control action is obtained at each sampling time as the solution to a nonlinear programming (NLP) problem that, for high order systems, can be computationally expensive. In this part of the thesis, the robust MPC problem is then recast as an LMI problem that can be solved in real time with a fraction of the computer effort. The proposed approach is compared with the conventional robust MPC and tested through the simulation of the control of a reactor system and a C3/C4 splitter of the process industry. Finally, in the third part of the thesis, the model predictive control of uncertain process systems with stable and unstable outputs that allows input saturation is addressed. A subset of the manipulated inputs is allocated to the control of the unstable outputs through a state feedback control law while the other inputs are left free to control the remaining stable outputs. It is assumed that the outputs are controlled inside zones and that the output setpoints are treated as additional free manipulated inputs. The proposed controllers allow the saturation of the inputs related to the unstable outputs by manipulating the free inputs and the setpoints of the unstable outputs. The recursive feasibility of the controllers is guaranteed by allowing the setpoints of the unstable outputs to temporarily leave their bounds. The performance of the proposed approach is tested through the simulation of the control of two integrating chemical process systems.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.
Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-02-25T16:41:15Z No. of bitstreams: 1 2015_LuizHenriqueMoreiraPaula.pdf: 5416091 bytes, checksum: 2f703c8eacbb95bbc2ed67ec210a80ce (MD5)
Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-06-01T22:13:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LuizHenriqueMoreiraPaula.pdf: 5416091 bytes, checksum: 2f703c8eacbb95bbc2ed67ec210a80ce (MD5)
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O controle do nível do líquido no interior de um separador gás/líquido do tipo VASPS pode ser uma tarefa complicada, não linearidades associadas ao sistema dinâmico que descreve seu comportamento, combinadas a perturbações ao escoamento podem resultar em um comportamento de difícil previsão. A abordagem de controle adotada no presente trabalho foi baseada num tipo de controle robusto aplicado a sistemas em que parte de suas dinâmicas são precisamente conhecidas. O controle deslizante (Sliding Control), apesar de sua confiabilidade induz descontinuidades no sistema que podem ser prejudiciais ao atuador, no caso do VASPS, uma bomba tipo ESP. Algumas adaptações foram adotadas no sentido de se amenizar esse problema. Assim, um modelo baseado na teoria de Transientes em Fluidos foi assumido e numericamente resolvido utilizando-se o método das equações características. Neste trabalho propõe-se um controlador robusto o suficiente para manter o nível o líquido no interior do separador dentro um intervalo com limites preestabelecidos e que consiga seguir uma trajetória desejada ao longo do tempo de forma a evitar o esforço demasiado do atuador.
Liquid level control inside a subsea gas-liquid separator like VASPS, can be a difficult task. Nonlinearities of the dynamical system combined with disturbances on pipelines flow can result on randomness on liquid level behavior. The control approach chosen for the present study was a robust control generally applied to systems where parts of the dynamics are not well known. The Sliding Control despite of its reliability, induces discontinuities in the system that could be harmful to actuator, an ESP pump for VASPS case. Some adaptations were introduced in order to circumvent this problem. An imprecise system model using fluid transient theory was considered and numerically evaluated by method of characteristics. The present paper purposes a controller robust enough to keep the liquid level between specified limits, track a trajectory to be followed by level values along time and, additionally, able to avoid actuator overwork.

Este trabajo de tesis se realiza con el objetivo de impulsar el desarrollo de la electrónica de control para una pequeña embarcación alimentada por energía solar; con el fin de utilizarla en expediciones científicas y reducir el costo de itinerario en cada expedición realizada. Para ello se enfocará en el diseño de circuitos eléctricos que permitirán el movimiento de una pequeña embarcación; la cual, presentará cierta autonomía tanto en su locomoción como energéticamente; para esto se diseñarán circuitos de potencia, los cuales van a proporcionar energía eléctrica a las máquinas capaces de transformar energía eléctrica en energía mecánica (motores DC). Todos estos circuitos de potencia van a ser controlados a través de un microcontrolador (Atmega8L); el cual va a ser la parte central y de mando de todo el sistema a diseñar. El diseño también se enfoca en la implementación de un circuito capaz de controlar el movimiento de una cámara de video y en acoplar ciertos elementos de medición como termómetros, barómetros, entre otros instrumentos de acuerdo con las limitaciones impuestas por el microcontrolador a utilizar y por la capacidad de instalación de tarjetas en la nave. La nave tendrá autonomía energética por lo que se instalará un circuito conmutador para recargar la batería de la nave a través de un panel solar. Este trabajo de tesis se realiza con el objetivo de impulsar el desarrollo de la electrónica de control para una pequeña embarcación alimentada por energía solar; con el fin de utilizarla en expediciones científicas y reducir el costo de itinerario en cada expedición realizada. Para ello se enfocará en el diseño de circuitos eléctricos que permitirán el movimiento de una pequeña embarcación; la cual, presentará cierta autonomía tanto en su locomoción como energéticamente; para esto se diseñarán circuitos de potencia, los cuales van a proporcionar energía eléctrica a las máquinas capaces de transformar energía eléctrica en energía mecánica (motores DC). Todos estos circuitos de potencia van a ser controlados a través de un microcontrolador (Atmega8L); el cual va a ser la parte central y de mando de todo el sistema a diseñar. El diseño también se enfoca en la implementación de un circuito capaz de controlar el movimiento de una cámara de video y en acoplar ciertos elementos de medición como termómetros, barómetros, entre otros instrumentos de acuerdo con las limitaciones impuestas por el microcontrolador a utilizar y por la capacidad de instalación de tarjetas en la nave. La nave tendrá autonomía energética por lo que se instalará un circuito conmutador para recargar la batería de la nave a través de un panel solar.
Tesis

La presente tesis tiene como objetivo mostrar una estrategia diferente ante la problemática del tráfico vehicular, como sabemos el tráfico vehicular es un problema de escala mundial y contribuye negativamente al desarrollo de un país. Esto se puede ver en la cantidad de contaminación, cantidad de horas hombre perdidas, niveles de estrés y la pérdida millonaria en combustible, esta es nuestra motivación para la realización de esta Tesis. Diversas investigaciones han demostrado que las estrategias de control de secuencias rígidas, no dan solución a este problema, por tanto a nivel mundial se han desarrollado diferentes estrategias, basadas en sistemas adaptivos, sistemas adaptivos difusos, sistemas adaptivos difusos con algoritmos genéticos, redes neuronales, estas últimas han sido usadas para predicción de tráfico, reconocimiento de vehículos, etc. El presente trabajo tiene como objetivo lograr la auto organización de semáforos basándose en la cantidad de vehículos esperando el cambio de fase o cambio de estado del semáforo de rojo a verde. Llamaremos auto organización a la acción de los semáforos de cambiar de fase tomando en cuenta un determinado umbral máximo de vehículos, una vez se supere este umbral el cambio de fase se llevará a cabo, para nuestros resultados hemos considerado una intersección simple, la cual consta de una vía principal de 4 carriles y otra de 2 carriles. El presente trabajo consta de tres etapas fundamentales, el censado de los patrones de tráfico, mediante sensores invasivos de tráfico, el controlador, el cual se auto organizará en función a la cantidad de vehículos esperando el cambio de fase y el semáforo, tanto el controlador y el semáforo han sido logrados mediante la red neuronal de retro propagación, esta fue elegida debido a su capacidad para la identificación de sistemas, para poder lograr el modelo del semáforo y el mapeo inverso, para el caso del controlador. Para nuestras simulaciones y comparaciones, se disefló también un sistema de semáforo prefijado, con un tiempo de 55 segundos por cada intervalo del semáforo. Producto de las simulaciones y comparaciones se pudo concluir que el sistema logrado hace que la cantidad de autos esperando se reduzca significativamente, sobretodo en la vía principal (cuatro carriles). Además de reducir el tiempo de espera de los vehículos. Analizaremos el efecto que tiene sobre el sistema cambiar ciertos parámetros como el valor umbral, tiempo mínimo de fase verde, etc.
Tesis

La tecnología en protectores auditivos que se comercializa se basa en técnicas pasivas las cuales no son muy eficientes a bajas y medias frecuencias, debiendo para ese fin aumentar su tamaño causando incomodidad a los operarios. Además, no obstante que en Perú existen normas que regulan los niveles de ruido a partir de los cuales el uso de protección auditiva es necesario, en la práctica se presenta a veces la falta de empleo de dicha protección por parte de los operarios encargados del manejo de la herramienta martillo neumático. Por tanto, la implementación de un sistema de protección auditiva que utilice el control activo de ruido, permitirá la atenuación del ruido en el cual los protectores pasivos pierden efectividad (baja y media frecuencia), mejorando además a largo plazo la salud auditiva y psicológica de los operarios.
Tesis

El trabajo realizado trata de la representación por bloques de los sistemas multifrecuenciales. En concreto se utiliza la técnica conocida como BMIO (Block Multirate Input Output) desarrollada originalmente en el departamento DISA de la Universidad Politécnica de Valencia por el Dr. Pedro Albertos. Esta técnica de probada eficacia en la etapa de modelado de sistemas con distinta frecuencia de entrada-salida e incluso en el caso de muestreo periódicamente variable en el tiempo, encuentra una dificultad en la etapa de diseño. Se trata de la presencia de rizado intermuestreo que también aparece en un buen número de procedimientos de diseño en el campo del control multifrecuencial. En concreto, en esta Tesis, tras un estudio detallado de diversas técnicas multifrecuencia, se establece diversas alternativas para la supresión de estos rizados que ciertamente reducen considerablemente la potencia de estas técnicas de control. Además, se realiza un completo análisis posterior de las metodologías empleadas (estabilidad y robustez), aportando ciertos refinamientos a considerar. Finalmente se añade un paquete de diseño asistido por computador en la plataforma MATLAB que facilita la labor en este campo de los ingenieros de proceso que decidan utilizar estas técnicas.
Ramos Díaz, FA. (2011). TÉCNICAS DE ELIMINACIÓN DEL RIZADO INTERMUESTREO EN CONTROL MULTIFRECUENCIAL BASADO EN MODELADO POR BLOQUES ENTRADA-SALIDA [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11299
Palancia

Apresenta uma solução inovadora de controle por redes neurais artificiais aprendendo segundo a técnica de aprendizagem por reforço usando algoritmos genéticos para integrar múltiplos sistemas ativos no controle de estabilidade de um veículo. Estudo, restringido a um domínio de manobras, foi desenvolvido excluindo falhas e alterações da planta no tempo. Contribui para responder como o controlador de dinâmica veicular pode ser aperfeiçoado para atuação simultânea de múltiplos sistemas ativos. Contempla o desenvolvimento do neurocontrolador e algoritmo de aprendizagem na plataforma Matlab, de um modelo de dinâmica veicular em ambiente ADAMS e do modelo de referência, atuadores e observador com programação Matlab. Analisa a estabilidade da planta e define regiões de atuação do controlador. Apresenta um estudo e definição da técnica de controle de estabilidade em guinada para nortear a função de otimização, o treinamento e as simulações. Treinamento da rede neural para acomodar as não linearidades envolvidas na planta e para otimizar a integração dos múltiplos sistemas ativos focando nas especificações de desempenho do controlador e no domínio de situações a serem analisadas. Simulação de situações e manobras para validação e avaliação do desempenho do controlador com co-simulação entre Matlab e ADAMS. Resultados qualitativos e quantitativos do desempenho do controlador justificando a integração efetiva dos sistemas e o neurocontrolador não-linear.
Presents an innovative control solution with artificial neural networks learning using reinforcement learning by genetic algorithms to integrate multiple active systems to control yaw vehicle stability. Study restricted to a maneuver domain and excluding plant changes in time and failures. Contributes to answer how the vehicle dynamics controller can be improved for multiple simultaneous active systems. Development of the neurocontroller and learning algorithm in Matlab, vehicle dynamics model in ADAMS environment and reference model, actuators and observer with Matlab programming. Plant stability analysis and activation areas definition. Study and method definition for stability yaw control to guide the task of optimization, training and simulation. Training the neural network to accomplish the plant nonlinearity and to optimize the multiple active systems synergy targeting the controller performance specifications and the analyzed conditions domain. Conditions and maneuvers simulation to validate and evaluate the controller performance using cosimulation between Matlab and ADAMS. Qualitative and quantitative controller results justifying the effective systems integration and non-linear neurocontroller.

Orientador: Rubens Maciel Filho
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química
Made available in DSpace on 2018-08-17T11:36:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_NadsonMuriloNascimento_D.pdf: 3180060 bytes, checksum: f741044cb982f1d0e9d33a4f7aba7597 (MD5) Previous issue date: 2010
Resumo: A síntese de controladores representa uma importante vertente dos desenvolvimentos atuais no campo da pesquisa acadêmica e industrial. Um controlador bem projetado pode significar sucesso no que se refere aos objetivos de produção, sendo gerados materiais com as especificações desejadas e proporcionando que o sistema opere sob certas restrições, levando em consideração aspectos relativos à operabilidade, segurança e minimização de resíduos. Para tanto, sabe-se que as etapas de modelagem são fundamentais para a delineação de estratégias de controle. Contudo, a obtenção de representações matemáticas precisas e, ao mesmo tempo, aplicáveis para o controle da maioria dos processos de interesse da engenharia química é uma tarefa árdua, devido à presença de comportamentos dinâmicos não lineares e variantes ao longo do tempo e, por vezes, do espaço. Deste modo, busca-se a obtenção de modelos mais simples, porém dotados da imprescindível representatividade inerente aos sistemas de produção, a fim de serem projetadas estruturas de controle adequadas para cada necessidade específica. Esta tese enfoca o desenvolvimento de quatro controladores avançados híbridos preditivos não lineares multivariáveis, baseados em modelos nebulosos (fuzzy) funcionais não lineares multivariáveis, para processos de polimerização. Tais sistemas apresentam dinâmicas altamente complexas e de difícil modelagem matemática, dificultando, assim, a aplicação, com sucesso, de metodologias clássicas de controle ou avançadas baseadas em modelos convencionais. Foram considerados dois casos de estudo para a análise de desempenho das configurações de controle propostas: o processo de copolimerização em solução do metacrilato de metila com o acetato de vinila, e a copolimerização industrial do eteno/1-buteno com catalisador Ziegler-Natta solúvel. Os modelos fenomenológicos de ambos os processos já se encontram descritos na literatura, sendo considerados como plantas virtuais para a geração de dados dinâmicos e implementação dos desenvolvimentos sugeridos. A partir de simulações computacionais, os modelos nebulosos dinâmicos funcionais não lineares multivariáveis foram construídos ¿ os quais demonstraram excelentes capacidades para a predição das saídas dos processos como uma função dos dados dinâmicos de entrada ¿ sendo, posteriormente, acoplados à estrutura de controle preditivo MPC (Model-based Predictive Control). A escolha da metodologia MPC como base para o desenvolvimento das estratégias propostas deve-se ao fato de sua notória aplicabilidade industrial a processos químicos multivariáveis, além de possibilitar a incorporação de restrições operacionais nas variáveis controladas e manipuladas. Por fim, foram comparados os desempenhos entre os controladores híbridos delineados e duas estratégias de controle preditivo bastante difundidas na literatura. Os problemas regulatório e servo foram analisados, observando-se resultados satisfatórios em ambas as condições. Isto demonstra o alto potencial dos algoritmos propostos para o controle multivariável de sistemas não lineares.
Abstract: Controllers design has currently a great importance in the field of açademic and industrial research. A well-projected controller may mean the success regarding the aims of production, and it also provides the production of materials with desirable specifications and it allows that the system operates under specific restrictions, considering aspects related to operability, safety and minimization of residue. Then, it is known that modeling stages are fundamental for delineation of controller strategies. However, the obtaining of precise and applicable mathematical representations to the control of most of relevant process in chemical engineering is a challenging task, because of the presence of nonlinear dynamic behaviors and space-time mutable. Therefore, an effort is done to obtain the simpler models, but provided with the essential representativity inherent to production systems. Thus, suitable control structures could be designed for each specific necessity. This work focus on the development of four multivariable nonlinear predictive hybrid advanced controllers, based on multivariable nonlinear functional fuzzy models, to polymerization processes. Such systems present high complex dynamic and hard mathematical modeling, making difficult to apply classic controllers or advanced control methodologies based on conventional models. Two study cases for the performance analysis of the proposed controllers were considered: the copolymerization process of methyl methacrylate and vinyl acetate, and industrial copolymerization of ethene/1 butene with Ziegler-Natta catalysis. The phenomenologic models of the two processes already are described in relevant literature, and they are considered as virtual plants to create dynamic data and to implement the suggested developments. Based on computational simulations, multivariable nonlinear functional dynamic fuzzy models were made - they demonstrated excellent capacity for outputs prediction from input dynamic data - and they were, subsequently, inserted in the MPC (Model-based Predicitve Control) control structure. The choice of MPC methodology to develop the proposal structures is because of its wellknown industry applicability to multivariable chemical processes, beyond it makes possible the incorporation of restrictions in controlled and manipulated variables. Finally, the performance among outlined hybrid controllers and two predictive control strategies fairly widespread in the literature were compared. The regulatory and servo problems were analyzed and satisfactory results were observed in both conditions. This demonstrates the high potential of proposed algorithms to control multivariable nonlinear systems.
Doutorado
Desenvolvimento de Processos Químicos
Doutor em Engenharia Química

Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações
The study and development towards Urban Traffic Management and Control (UTMC) Systems have not solely or recently gained extreme importance only due to obvious issues such as traffic safety improvement, traffic congestion control and avoidance but also due to other underlying factors such as urban transportation efficiency, urban traffic originated air pollution and future concepts as are autonomous vehicle systems, which are presently taking shape. Generally speaking urban traffic simulations occur in a software environment, which comes to hinder the progress taken towards the actual implementation of UTMC systems. The reason to why such happens is based on the fact that urban traffic controllers are usually implemented and executed on hardware platforms, therefore software based models don‟t support an actual implementation directly. In this study we explore a novel approach to urban traffic simulation, aimed to eliminate the timeframe and work-distance between the UTMC system‟s design and an eventual implementation, where a Field Programmable Gate Array (FPGA) is used to execute a simulation model of an urban traffic network. Since the resource to FPGAs implies a hardware based execution, the resulting implementation of each traffic management and control element can be considered not only as having a close matched behavior to a real world implementation but also as an actual prototype. From the simulation viewpoint the use of FPGA‟s holds the prospect of being able to hold execution speeds many times faster than software based simulations as FPGA designs are able to execute a large number of parallel processes. This study shows that an Urban Traffic Control Simulation and Test Platform is possible by implementing a relatively simple urban network model in a low end FPGA. This result implies that with further time and resource investments a rather complex system can be developed which can handle large scale and complex UTMC systems with the promise of shortening the work distance between the concept and a real world running implementation.

El presente estudio tiene como objetivo determinar la viabilidad del uso de redes neuronales y sistema de visión para la determinación de peso y tamaño de racimo de uva así como la lógica de control de la maquina a controlar. Desde el año 2000, el Perú empezó a exportar una gran cantidad de uvas de mesa al mercado norteamericano, siendo la uva la tercera fruta con mayor popularidad en este mercado. La uva de mesa presenta una gran potencialidad en el mercado Norteamericano, debido a que presenta un crecimiento acelerado en el volumen de exportaciones los últimos 5 años, posicionándolo como el tercer país que brinda uva de mesa a este mercado. En el año 2015 la exportación de Uvas se incrementó en 8% en el 2015 alcanzando los U$ 692 millones pasando a ser el primer producto de exportación Peruano por encima del Café y los Espárragos. A USA se exportó por U$ 202 millones superior a los U$ 121 millones vendidos en el 2014. Holanda U$ 89 millones (13% del total). Sigue China y Hong Kong con U$ 86 y U$ 77 millones respectivamente. El crecimiento del sector agrícola específicamente de las uvas de mesa en el Perú está generando una mayor producción de racimos, este crecimiento conlleva a un mayor nivel en los procesos que involucran la cosecha y el control por peso de los racimos de uva de mesa. Estos procesos actualmente se desarrollan de una manera manual. Uno de los factores importantes para poder clasificar las uvas de mesa es el peso del racimo, el cual permita clasificarlas en tres categorías distintas de uva según su calibre basada en la norma técnica peruana NTP 011.012-2005 [1]. Por estos motivos, se requiere un sistema mediante el cual se extraiga de manera automatizada el peso del racimo de uva. En este estudio se propuso diseñar algoritmos de control y visión que permitan controlar un sistema automatizado para lograr disminuir el error debido al trabajo manual, y aumentar el volumen de procesamiento de los racimos de uva. Se procedió a abordar la solución a esta problemática utilizando técnicas del campo de visión por computadora. Un sistema de visión, comprende la selección del sistema de iluminación, así como la selección de la cámara de video las cuales deben garantizar una buena captura de la imagen del racimo de uva. La etapa de preprocesamiento permitirá realzar problemas de ruido que se presenten al momento de la captura de la imagen para poder continuar con una segmentación de la imagen y de esta forma realizar la toma de decisiones en la cual se utilizara una red neuronal artificial para poder determinar los pesos de los racimos de uva a partir de las imágenes. Adicionalmente se realizó el programa del controlador de procesos para un sistema mecánico-eléctrico, seleccionador de productos agrícolas, en esta etapa se seleccionó el controlador y se realizó la lógica de control de todo el sistema mecánico-eléctrico. Para la síntesis de los controladores de visión y del sistema mecánico-eléctrico, se utilizó un protocolo de comunicación que permitió realizar la configuración maestroesclavo entre el sistema de visión y el de control respectivamente. La validez de la lógica de control en el controlador de procesos fue corroborado mediante pruebas en un sistema mecánico-eléctrico para la selección de productos agrícolas que se encuentra en el laboratorio de Oleohidráulica y Neumática de la Sección de Ingeniería Mecánica de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP).
Tesis

Orientador: Jose Claudio Geromel
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-06T08:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Korogui_RubensHideo_M.pdf: 409144 bytes, checksum: 7291201982a90c16c32c29016cf26e33 (MD5) Previous issue date: 2006
Resumo: Esta dissertação é dedicada ao estudo de métodos de análise e síntese de controladores para sistemas poli tópicos, tendo como ferramentas principais as desigualdades matriciais lineares (LMls) e o emprego de variáveis adicionais, chamadas multiplicadores ou matrizes de escalamento. Desenvolvemos os conceitos relacionados à análise de sistemas dinâmicos empregando multiplicadores, com os quais obtemos condições suficientes de estabilidade e desempenho robustos. Associado a essa perspectiva, introduzimos funções de Lyapunov dependentes de parâmetros para tratar de sistemas politópicos. De posse dos resultados de análise, propomos condições para o projeto de controladores por realimentação de estado, através de uma parametrização convexa. O texto é ilustrado com exemplos e tabelas
Abstract: This thesis is devoted to analysis and controllers design for polytopic systems in the Linear Matrix Inequalities (LMls) and Multipliers framework. We develop concepts related to the analysis of dynamic systems stability in terms of multipliers, so we are able to provide sufficient conditions for robust stability and performance. Moreover, we introduce parameter dependent Lyapunov functions in order to deal with polytopic systems. Based on the analysis results, we propose conditions for state feedback design using a convex parametrization. Throughout the text several examples and tables illustrate the development
Mestrado
Automação
Mestre em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0
Dissertacao (Mestrado)
IPEN/D
Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2758359 bytes, checksum: c74021a7f64457575b424f6ec8ce4f59 (MD5) Previous issue date: 2012-07-30
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
This approach describes the development of a flow control system for absorption refrigeration units with the pair lithium bromide-water. This system will include refrigeration units that operate at negative pressure, where the measurement of flow by intrusive methods is not tolerated and the recirculation is promoted by low-power single-phase pumps, which require unconventional methods for shift rotations. For that, was achieved through theoretical and informational researches, a testing bench reproducing the conditions required for the flow of saline water-lithium bromide. The same was properly instrumented for monitoring and intervention devices, whose correct adjustment and configuration were observed according to the achievement of preliminary testing of the water. The interaction with the testing bench took place with the aid of a previous virtual instrument control, implemented in the graphical language LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), evidencing the communication and management of the devices mentioned. Then was implemented in the same language, a system of closed-loop control, with PID controller (Proportional-Integral-Derivative), whose first evaluation occurred by testing with water, which allowed attest to the flow control and become familiar with methods of tuning. After appropriate precautions, tests were conducted with the solution water-lithium bromide, from which was conducted the adaptations that culminated in the success of this approach.
A presente abordagem descreve o desenvolvimento de um sistema de controle de vazão para unidades de refrigeração por absorção com o par água-brometo de lítio. Este sistema contemplará unidades de refrigeração que operam a pressões negativas, onde a aferição de vazão por métodos intrusivos não é tolerada e a recirculação é promovida por bombas monofásicas de baixa potência, as quais exigem métodos não convencionais na alteração de suas rotações. Para tanto foi alcançada, mediante levantamento teórico e informacional, uma bancada experimental reproduzindo as condições necessárias ao escoamento da solução salina água-brometo de lítio. A mesma foi devidamente instrumentada por dispositivos de monitoramento e intervenção, cujo correto ajuste e configuração foram evidenciados segundo a consecução de testes preliminares para a água. A interação com a bancada experimental se deu com o auxílio de um prévio instrumento virtual de controle, implementado na linguagem gráfica labVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), constatando-se a comunicação e o gerenciamento dos dispositivos mencionados. Em seguida foi implementado, na mesma linguagem, um sistema de controle em malha fechada, de ação controladora PID (Proporcional-Derivativo-Integral), cuja primeira avaliação ocorreu mediante ensaios com água, os quais permitiram atestar o controle de vazão e familiarizar-se com os métodos de sintonia do controlador. Depois de tomadas as devidas precauções, foram realizados ensaios com a solução água-brometo de lítio, a partir dos quais efetivaram-se as adequações que culminaram no êxito da presente abordagem.

As utilizações de dados altimétricos, nesse estudo analisados a partir de modelos digitais de terreno (MDT), são as mais variadas assim como as técnicas de obtenção desse tipo de dado. Pode-se obter MDT por radar de abertura sintética que é utilizado para o levantamento de grandes áreas e de difícil acesso. Também pode-se gerar esse tipo de dado por Fotogrametria, por Topografia utilizando estação total com apoio GNSS (Global Navigation Satellite System). Uma tecnologia mais atual para a obtenção de dados altimétricos é a utilização de tecnologia Lidar (light detection and ranging) que consiste na medição de distância e coordenadas através de um pulso eletromagnético que interage com os alvos. O produto básico dos sistemas que utilizam a tecnologia Lidar, seja em plataformas aéreas ou terrestres, é denominado de nuvem de pontos. Essas nuvens de pontos possuem coordenadas tridimensionais (X, Y e Z) referenciadas ao centro de fase do sensor. Nesse estudo foram realizados experimentos com dois sistemas de varredura a laser terrestre. O primeiro é um sistema de varredura modelo Optech Ilris 3D e outro Faro Focus 3D, nesse estudo denominados de SVLT Optech e SVLT Faro. Assim, o objetivo desse trabalho é estimar a qualidade posicional dos dados altimétricos gerados por dois SVLT. Os estudos foram executados em dois experimentos. No primeiro experimento foram realizados escaneamentos num campo de calibração. Nessa etapa foi gerada uma nuvem de pontos de cada sistema de varredura, e esses dados foram georreferenciados e a partir de pontos de checagem medidos no mesmo e assim foi estimada o controle de qualidade posicional. No segundo experimento, os dois SVLT foram utilizados para efetuar um levantamento topográfico planialtimétrico em um percurso de aproximadamente um quilômetro. Os dados gerados pelos SVLT passaram por um processo de registro, que consiste na junção de pares de nuvens de pontos, e foram georreferenciados a partir de pontos de controle medidos no terreno. Nesse percurso foram realizados circuitos de nivelamento cujos vértices foram utilizados para se estimar o controle de qualidade posicional, planimétrico e altimétrico, das nuvens de pontos oriundas dos dois sistemas de varredura. Assim, após a realização de testes estatísticos, no primeiro experimento, obteve-se valores de acurácia altimétrica de 1,5 cm para o SVLT Faro e de 1,3cm para o SVLT Optech e no segundo experimento acurácia altimétrica de 1,9 cm para o SVLT Faro e de 5,9 cm para o SVLT Optech.
The uses of altimetric data, in this study approached from digital terrain models (TDM) are the most varied as well as the techniques for getting this type of data. It can be get DTM by synthetic aperture radar that is used for surveying wide areas and with difficult access. As well it can be this type of data by Photogrammetry, by conventional Topography using total station with GNSS (Global Navigation Satellite System) support. A more actual technology for obtaining altimetric data is the use of light detection and ranging technology, which consists of measuring distance and coordinates through an electromagnetic pulse that interacts with the targets. The basic product of the systems that use the technology lidar, be it in aerial or terrestrial platforms, is denominated a point cloud. These point clouds have three-dimensional coordinates (X, Y, and Z) referenced to phase center of the sensor. In this study, will be performed experiments with two systems of terrestrial laser scanning (STLS). One STLS of the brand Optech Ilris 3D and another of the brand Faro Focus 3D, in this study called of STLS Faro and STLS Optech. Therefore, the aim of this work is to estimate the positional quality of digital terrain models generated by these two STLS. The studies were executed in two experiments. In the first experiment, scans has been made on a calibration wall. The generated point clouds were georeferenced and from the checkpoints measured in this calibration wall, the positional quality of these data was estimated. In the second experiment, the two STLS were has been made a planialtimetric topographic survey of a course of approximately one kilometer. In this course a leveling network was created and the vertices of this network were used to estimate the positional quality control of the points clouds from the two STLS. Therefore, after realization statistical tests, in the first experiment, it was obtained altimetric accuracy values of 1.5 cm for the STLS Faro and 1.3 cm for the STLS Optech were obtained and in the second experiment, the altimeter accuracy of 1.9 cm for the STLS Faro and 5.9 cm for the Optech STLS.

En el panorama actual, las aplicaciones relacionadas al bombeo de agua tienen una alta demanda de energía en el rubro industrial y doméstico ya que representan el 22% del consumo total en el mundo. Los sistemas de presión constante, son los más utilizados en las estaciones de bombeo, ya que permiten un control automático y regulado de la presión en tiempo real. Sin embargo, es normal encontrar bombas sobredimensionadas funcionando mediante métodos externos de control de flujo. Los más convencionales son: estrangulamiento, By-pass y control On-Off. Adicionalmente, estas bombas son arrancadas en directo ocasionando inconvenientes en el sistema y tuberías: deterioro de las tuberías por el golpe de presión en el arranque, factor de potencia bajo (necesidad de incluir banco de condensadores), deterioro del motor, baja eficiencia de consumo de energía. Para evitar estos inconvenientes, se plantea utilizar la tecnología de control por variadores de velocidad y demostrar su desempeño en aplicaciones de presión constante con bombas múltiples, como lo son: el ingreso de bombas de manera secuencial y alternancia de bomba principal para equiparar el tiempo de funcionamiento entre todas. Se implementará un módulo demostrativo con dos modos de control del sistema multibombas: control de motor por bomba principal controlada y auxiliares en directo; y control del motor principal y auxiliares por variadores de velocidad enlazados por comunicación serial. Para cumplir el objetivo se requirió el diseño de un circuito de fuerza y de control, partiendo de los diagramas recomendados el fabricante, para luego pasar a la selección de los equipos a utilizar, luego al seguimiento de la fabricación y cableado; por último se configuró el variador, creando una nueva macro de aplicación que combina los 2 modos de control multibombas. En la fase de pruebas se obtuvo un funcionamiento óptimo del controlador PID, permitiendo una regulación en tiempo real manteniéndonos en el nivel de referencia de presión todo el tiempo; respondió de forma esperada antes los fallos simulados y obedeció los comandos de comunicación serial del variador maestro. Adicionalmente el módulo está disponible para entrenamientos técnicos y en la configuración de variadores de velocidad ABB.
Tesis

In this research work, a non-linear technique called Minimum Controller Synthesis (MCS) is presented. This is a variant of the Model Reference Adaptive Control (MRAC), which has the main advantage of requiring very little information from the device to be controlled. It can be implemented in continuous or discrete time, and that guarantees that if the parameters of the plant are constant or that vary more slowly than the adaptive gains, the error between the desired characteristics and those of operation, tend to zero in steady state. This guarantees stable conditions of performance and robustness to parametric variation. The tracking speed and the rejection of disturbances are other inherent characteristics of the technique. The mathematical development of the MCS technique is presented, starting from the MRAC to obtain its basic presentation, its modeling in continuous time, and then arrive at discrete time. Then, they are evaluated mathematically and experimentally in systems to be controlled (with parametric uncertainty and/or disturbances presence) in order to propose a development alternative to current automatic control systems. For this purpose, the following two systems with uncertainty and under disturbance were evaluated: a Laboratory control system called "Roto-Magnet" and a Single-Phase Inverter based on a LCL (a device widely used today to the incorporation of electrical energy from renewable sources to electrical networks). The methodology used is to implement the adaptive algorithms and evaluate them in continuous time through the mathematical model of the Roto-Magnet plant. Then, take them at discrete time and observe their operation both in simulation and in real way in the Laboratory, taking in consideration that the Roto-Magnet has a vector of first-order states. These experiences were scaled to the LCL based Inverter, whose state vector is third order. The results of the adaptive control implemented to control the LCL-based single-phase inverter can be seen through the averaged and switched mathematical models that were developed in Matlab/Simulink. The results obtained in the two plants with the adaptive control, allow visualizing the performance of MCS, its robustness in the face of the uncertainty in the parameters, in its modeling and also in the face of periodic disturbances. These adaptive designs incorporated parametric projection to avoid the drift growth of adaptive gains and a controller based on the Principle of the Internal Model, which improves the capabilities of reference tracking and rejection of disturbances of this class. The thesis is divided into nine chapters that describe from the basic aspects to more complex aspects, and at the same time show how these have been solved, their implementations and the results obtained from the Minimum Controller Synthesis technique. The results in the mathematical field as in the real plants are compared with other techniques developed for the Roto-Magnet plant and the Inverter based on LCL. Based on this, its advantages and disadvantages are observed in order to present the advances made in the technique. Finally, the explanations have been sought to be detailed and easy to understand throughout all the chapters of the thesis, enriching this description with references to multiple scientific articles and texts, which allow better orienting and deepening the topics according to the interests and requirements of each reader.
En este trabajo de investigación se presenta una técnica no lineal denominada Síntesis de Controlador Mínima MCS, una variante al Control Adaptativo por Modelo de Referencia MRAC, la cual tiene como principal ventaja la de requerir muy poca información del dispositivo a controlar, que puede ser implementada en tiempo continuo o discreto, y que garantiza que si los parámetros de la planta son constantes o que varían más lentamente que las ganancias adaptativas, el error entre las características deseadas y las de funcionamiento, tiendan a cero en estado estacionario, garantizando condiciones estables de funcionamiento y robustez ante variación paramétrica. La velocidad de seguimiento y el rechazo de perturbaciones, es otra característica inherente de la técnica. Se presentan los desarrollos matemáticos de la técnica de MCS, partiendo del Control Adaptativo por Modelo de Referencia, para obtener su presentación básica, su modelado en tiempo continuo, para luego llegar a tiempo discreto, y se evalúan de manera matemática y experimental en sistemas a ser controlados (sistemas presentan problemas de incertidumbre paramètrica y/o presencia de perturbaciones), para plantear una alternativa de desarrollo a los sistemas de control automático actuales. Con este propósito, los sistemas con incertidumbre y sujetos a perturbación a evaluarse, serán dos, por un lado, un sistema de control de Laboratorio denominado ¿Roto-Imán¿ y por otro lado un Inversor Monofásico basado en LCL (dispositivo muy usado actualmente para la incorporación de energía eléctrica proveniente de fuentes renovables a las redes eléctricas). La metodología que se sigue es la de implementar los algoritmos adaptativos y evaluarlos en tiempo continuo mediante el modelo matemático de la planta Roto-Imán, para luego llevarlos a tiempo discreto y observar su funcionamiento tanto en simulación como de forma real en el Laboratorio, teniendo en cuenta que el Roto-Imán tiene un vector de estados de primer orden. Estas experiencias serán escalas al Inversor basado LCL, cuyo vector de estados es de tercer orden. Los resultados del control adaptativo implementado para controlar el Inversor monofásico basado en LCL se verán a través de los modelos matemáticos promediados y conmutados, que fueron desarrollados para el efecto en Matlab/Simulink. Los resultados obtenidos en las dos plantas con el control adaptativo, permiten visualizar las prestaciones de MCS, su robustez frente a la incertidumbre en los parámetros, en el modelado de la misma y también frente a perturbaciones periódicas. A estos diseños adaptativos se le incorporará proyección paramétrica para evitar el crecimiento a la deriva de las ganancias adaptativas y un controlador basado en el Principio del Modelo Interno, que mejore las capacidades de seguimiento de referencias y rechazo de perturbaciones de esta clase. La tesis está dividida en nueve capítulos que van describiendo desde los aspectos básicos hasta irse adentrando en aspectos más complejos, y mostrando a la vez como estos han sido resueltos, sus implementaciones y los resultados obtenidos de la técnica de Síntesis de Controlador Mínima. Los resultados en el ámbito matemático como en la planta real, son comparados con otras técnicas desarrolladas para la planta Roto-Imán y el Inversor basado en LCL; y en base a ello, se observan sus ventajas y desventajas, para luego presentar los avances logrados en la técnica. Decir además que se ha buscado que las explicaciones sean detalladas y de fácil comprensión a lo largo de todos los capítulos de la tesis, enriqueciendo esta descripción con referencias a múltiples artículos científicos y textos, que permitan orientar de mejor forma y profundizar en los temas de acuerdo a los intereses y requerimientos de cada lector.
Automàtica, robòtica i visió

Orientadores: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-27T08:37:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Braga_MarcioFeliciano_D.pdf: 944285 bytes, checksum: 3305c11425207a3bbee3feae45b3b073 (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: Esta tese investiga o problema de discretização de sistemas lineares incertos em dois cenários distintos. O primeiro supõe que as matrizes do sistema e a taxa de amostragem são incertas e invariantes no tempo, descritas em termos de politopos. No segundo caso supõe-se que todos os parâmetros incertos, incluindo o intervalo de amostragem, podem variar no tempo; que os parâmetros do sistema possuem limitantes conhecidos para a taxa de variação e são continuamente monitorados, de forma que uma nova amostra é coletada sempre que ocorrer uma mudança significativa nos parâmetros ou quando um intervalo máximo desde a última amostragem for atingido, caracterizando-se assim a chamada amostragem baseada em eventos. O objetivo é projetar controladores digitais para o sistema discretizado e garantir teoricamente a estabilidade robusta em malha fechada do sistema contínuo original. Considera-se também um atraso induzido pela rede no modelo discreto. Do ponto de vista da discretização, propõem-se extensões da expansão em série de Taylor até um grau arbitrário l aplicada ao sistema original como uma solução para tratar as expressões envolvendo exponenciais de matrizes incertas. O modelo discreto resultante é composto por matrizes polinomiais homogêneas de grau l com parâmetros pertencentes ao produto cartesiano de simplexos unitários, chamado multi-simplex, mais um termo aditivo limitado em norma que representa o erro residual de aproximação. Modelos mais acurados são obtidos com o aumento do grau l que, consequentemente, produz resíduos com menor norma, possibilitando resultados de síntese menos conservadores. Também são propostas condições na forma de desigualdade matriciais lineares para a síntese de controladores digitais robustos por realimentação de estados e de saída, cômputo de norma H2 e análise de estabilidade para sistemas discretos polinomiais com incertezas aditivas limitadas em norma. As condições empregam funções de Lyapunov com dependência polinomial nos parâmetros incertos para certificar a estabilidade em malha fechada do sistema controlado. Em alguns casos, as desigualdades matriciais possuem um parâmetro escalar, tornando-se lineares para valores fixos desse parâmetro. Os resultados obtidos são gradativamente menos conservadores com o aumento do grau da matriz de Lyapunov, podendo ainda ser melhorados com o auxílio de uma busca linear no parâmetro escalar. Experimentos numéricos são apresentados para ilustrar a versatilidade da metodologia proposta, aplicável a uma classe mais geral de problemas de controle por rede que os métodos existentes na literatura
Abstract: This thesis investigates the problem of discretization of uncertain linear systems in two distinct scenarios. The first one supposes that the matrices of the system and the sampling rate are uncertain and time-invariant, described in terms of polytopes. The second case considers that all uncertain parameters, including the sampling interval, can vary in time and that the parameters of the system have known bounds for the rate of variation and are continuously monitored, in such a way that a new sample is collected whenever a significant change in the parameters occurs or when a maximum time interval since the previous sample is reached, thus characterizing the so-called event-based sampling. The aim is to design digital controllers for the discretized system and to guarantee the closed-loop robust stability of the original continuous-time system. A network-induced delay is also considered in the discretetime model. From the discretization point of view, extensions of the Taylor series expansion of an arbitrary degree ℓ applied to the original system are proposed as a solution to deal with expressions involving the exponential of uncertain matrices. The resulting discrete-time model consists of homogeneous polynomial matrices of degree ℓ with parameters belonging to the Cartesian product of unit simplexes, called multi-simplex, plus an additive norm-bounded term which represents the approximation residual error. More accurate models are obtained with the increase in the degree ℓ which, consequently, yields residues with lower norms, allowing to produce less conservative synthesis results. Conditions based on linear matrix inequalities for the synthesis of robust state-feedback and output-feedback digital controllers, H2 norm computation, and stability analysis for polynomial discrete-time systems with additive norm-bounded terms are also proposed. The conditions employ Lyapunov functions with polynomial dependency on the uncertain parameters to certify the closed-loop stability of the controlled system. In some cases, the matrix inequalities have a scalar parameter, becoming linear for fixed values of the parameter. The obtained results are gradually less conservative with the increase of the degree of the Lyapunov matrix and can be further enhanced with the help of a line search in the scalar parameter. Numerical experiments are presented to illustrate the versatility of the proposed methodology, applicable to a more general class of networked control problems than the existing methods in the literature.
Doutorado
Automação
Doutor em Engenharia Elétrica

Instalación y puesta en marcha de un sistema de ensayo de barras con control por fuerza y deformación” El objetivo del presente trabajo es la instalación y puesta en marcha de un dispositivo de ensayo de barras bajo cargas cíclicas y deformación controlada en el Laboratorio Experimental de Estructuras del Departamento de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile. El dispositivo consiste en un mecanismo que transforma el movimiento horizontal de la mesa de un grado de libertad instalada en el Laboratorio Experimental, en un movimiento vertical aplicado a una probeta metálica esbelta. Esta mesa se encuentra calibrada para aplicar movimientos sísmicos limitados a aceleraciones de 1 g, velocidades de 40 cm/seg, desplazamientos de ± 20cm y frecuencias de hasta 12 Hz. El trabajo comprende la revisión y verificación del diseño del dispositivo, la fabricación y montaje de éste, el desarrollo del sistema de control, para finalmente realizar la calibración y ensayo de probetas de Nitinol envejecidas a diferentes tiempos. La capacidad del dispositivo permite ensayar barras metálicas de hasta 6 mm de diámetro, 35 cm de de largoNote1. , 140 mm de desplazamiento a una frecuencia máxima de 12 Hz. Los resultados obtenidos se comparan con los existentes en la literatura utilizando registros sinusoidales de 100 ciclos, 8% de deformación nominal a 0.1 Hz. Se logran similitudes en las curvas de histéresis, módulo de elasticidad, deformación remanente, tensión de transformación, y amortiguamiento equivalente. Además, se logran semejanzas en las variaciones de estas propiedades en función de la cantidad de ciclos, envejecimiento y entrenamiento previo. Por otro lado, se analiza el comportamiento del material al ser sometido al registro sísmico del Terremoto de Llolleo de 1985, observando ciclos de histéresis de igual forma que en los ensayos sinusoidales.

Orientador: Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-26T15:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_HenriquedeSouza_M.pdf: 1027517 bytes, checksum: 9dcae7f42b15c7b6a4659c57bea547f7 (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: Os problemas de estabilização e controle H? robustos por realimentação de estados para sistemas lineares incertos em domínios politópicos são investigados nesta dissertação. São propostas novas técnicas de síntese baseadas em condições LMIs com busca em escalares, abordando de maneira unificada sistemas contínuos e discretos no tempo. A principal novidade da técnica proposta é o uso efetivo de matrizes de Lyapunov polinomiais de grau arbitrário para certificar a estabilidade robusta do sistema em malha fechada. A segunda vantagem da abordagem proposta é que as melhores condições de síntese por realimentação de estados atualmente disponíveis na literatura podem ser reproduzidas por meio de escolhas particulares dos parâmetros escalares. Para o problema de controle H? também é proposto um procedimento iterativo como alternativa à busca dos escalares. Experimentos numéricos ilustram o potencial e a eficácia da técnica proposta
Abstract: The problems of robust stabilization and H? control by state-feedback for uncertain linear systems in polytopic domains are investigated in this dissertation. New synthesis techniques based on LMI conditions with scalar searches, addressing in a unified way continuous and discrete-time systems, are proposed. The main novelty of the proposed method is the effective use of polynomial Lyapunov matrices of arbitrary degree to certify the robust stability of the closed-loop system. The second advantage of the proposed approach is that the best currently available state-feedback synthesis conditions in the literature can be reproduced by particular choices of the scalars. Regarding the H? control problem, an iterative procedure is also proposed as an alternative to the scalar searches. Numerical experiments illustrate the potential and efficacy of the proposed methods
Mestrado
Automação
Mestre em Engenharia Elétrica

El presente trabajo de tesis consiste en el diseño del control de nivel de un sistema hidráulico de dos tanques acoplados empleando control adaptativo por modelo de referencia. Se usó la planta piloto que se encuentra en el Laboratorio de Control Avanzado para el modelamiento del proceso a controlar. El modelo dinámico de la planta se linealizó para obtener las funciones de transferencia de cada tanque y el efecto del acoplamiento entre ellos. Luego se diseñó un control por desacoplo, a través del cual se busca reducir la interacción entre ambos tanques, para que el sistema multivariable se convirtiera dos sistemas de una entrada y una salida, para cada uno de los cuales se diseñará un controlador. El controlador se sirve de un modelo de referencia con las características deseadas, el cual se diseña a partir del lazo cerrado de un controlador PI con la función de transferencia de un tanque desacoplado. El sistema de adaptación se diseña a partir de la regla MIT (Massachusetts Institute of Technology), que usa una función de costo con el error entre el modelo y la planta para obtener los parámetros de la ley de control para cada tanque. En las pruebas con el modelo de la planta no lineal implementado en Simulink, se pudo comprobar que cuando la altura de uno de los tanques varía al seguir el nivel de referencia, la perturbación ocasionada en el otro tanque era corregida rápidamente por el controlador, por lo que se pudo mantener un nivel de referencia deseado en cada tanque independientemente del otro. Finalmente se elaboró una propuesta para la implementación del control adaptativo por modelo de referencia diseñado.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoDBS_DISSERT.pdf: 2950294 bytes, checksum: b123f316a60d2e367696c4d97c359a71 (MD5) Previous issue date: 2013-11-13
Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior
The development of non-linear controllers gained space in the theoretical ambit and of practical applications on the moment that the arising of digital computers enabled the implementation of these methodologies. In comparison with the linear controllers more utilized, the non -linear controllers present the advantage of not requiring the linearity of the system to determine the parameters of control, which permits a more efficient control especially when the system presents a high level of non-linearity. Another additional advantage is the reduction of costs, since to obtain the efficient control through linear controllers it is necessary the utilization of sensors and more refined actuators than when it is utilized a non-linear controller. Among the non-linear theories of control, the method of control by gliding ways is detached for being a method that presents more robustness, before uncertainties. It is already confirmed that the adoption of compensation on the region of residual error permits to improve better the performance of these controllers. So, in this work it is described the development of a non-linear controller that looks for an association of strategy of control by gliding ways, with the fuzzy compensation technique. Through the implementation of some strategies of fuzzy compensation, it was searched the one which provided the biggest efficiency before a system with high level of nonlinearities and uncertainties. The electrohydraulic actuator was utilized as an example of research, and the results appoint to two configurations of compensation that permit a bigger reduction of the residual error
O desenvolvimento de controladores n?o lineares ganharam espa?o nos ?mbitos te?rico e de aplica??es pr?ticas no momento que o surgimento de computadores digitais possibilitou a implementa??o destas metodologias. Em compara??o aos controladores lineares mais utilizados, os controladores n?o lineares apresentam a vantagem de n?o necessitarem da lineariza??o do sistema para determinar os par?metros de controle, o que permite um controle mais eficiente principalmente quando o sistema apresenta elevado grau de n?o linearidade. Outra vantagem adicional ? a redu??o dos custos, uma vez que para obter o controle eficiente atrav?s dos controladores lineares ? necess?ria a utiliza??o de sensores e atuadores mais refinados do que quando se utiliza um controlador n?o linear. Dentre as teorias de controle n?o linear, o m?todo de controle por modos deslizantes se destaca por ser um m?todo que apresenta maior robustez frente ?s incertezas. J? ? comprovado que a ado??o de t?cnicas de compensa??o na regi?o do erro residual permite melhorar ainda mais o desempenho desses controladores. Assim, neste trabalho ? descrito o desenvolvimento de um controlador n?o linear que busca a associa??o da estrat?gia de controle por modos deslizantes com a t?cnica de compensa??o fuzzy. Mediante a implementa??o de algumas estrat?gias de compensa??o fuzzy, buscou-se aquela que proporcionasse maior efici?ncia frente a um sistema com elevado grau de n?o linearidades e incertezas. O atuador eletrohidr?ulico foi utilizado como exemplo de estudo, e os resultados apontam para duas configura??es de compensa??o que permitem uma maior redu??o do erro residual

El presente trabajo desarrolla un algoritmo de planeamiento de trayectoria basado en Optimización por Colonia de Hormigas, en conjunto con un controlador óptimo, para el desplazamiento de un barco robot. Se presenta el modelo matemático estándar usado para vehículos marinos desarrollado por Thor Fossen. Asimismo se presentan las principales ideas detrás del marco metaheurístico desarrollado por Marco Dorigo, llamado Optimización por Colonia de hormigas. El problema a resolver consiste en encontrar el camino más corto entre dos puntos dentro de un entorno (mapa) con obstáculos. Ambos algoritmos, tanto el de planeamiento de trayectoria como el de control óptimo, se implementaron en el entorno MatLab. Para poner a prueba el funcionamiento conjunto de estos dos algoritmos se usaron seis mapas distintos que buscan explorar el comportamiento de ambos algoritmos ante diversas variaciones de un caso base de comparación. El tiempo de convergencia de los algoritmos y los parámetros que ajustan sus desempeños fueron analizados.
Tesis

Orientador: Grace Silva Deaecto
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Made available in DSpace on 2018-08-27T00:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_GuilhermeCavalari_M.pdf: 16424850 bytes, checksum: 7f2f16f9c4c4f920f928c8d19273978a (MD5) Previous issue date: 2015
Resumo: Esta dissertação trata do projeto de controle H2 e Hoo via realimentação de estado para sistemas afins com comutação a tempo contínuo. Nosso objetivo principal é projetar um conjunto de ganhos de realimentação de estado e uma função de comutação assegurando estabilidade assintótica global do ponto de equilíbrio desejado. Este ponto deve pertencer a um conjunto de pontos de equilíbrio atingíveis a ser determinado. Além disso, o projeto deve levar em conta índices de desempenho H2 e Hoo que são adequadamente definidos. Para o projeto de controle Hoo, duas funções de comutação são propostas e discutidas. A primeira delas depende somente do estado, enquanto a segunda representa uma nova proposta que é mais geral e depende também da entrada externa. As condições obtidas são menos conservadoras do que as técnicas recentes disponíveis na literatura, por exemplo, os métodos baseados na função de Lyapunov do tipo máximo e os utilizados normalmente para assegurar estabilidade prática. Exemplos numéricos ilustram os resultados teóricos obtidos e são usados para comparações
Abstract: This Master's thesis deals with state feedback H2 and Hoo control design of continuous-time switched affine systems. Our main goal is to design a set of state feedback gains and a switching function assuring global asymptotical stability of a desired equilibrium point. This point must belong to a set of attainable equilibrium points to be determined. Moreover, the design must consider H2 and Hoo performance indexes to be defined. For the Hoo control design, two different switching functions are proposed and discussed. The first one depends only on the state and the other depends on the state and on the external input. The conditions are less conservative than the techniques available in the literature to date, as for instance, those based on a max-type Lyapunov function and those commonly used to assure practical stability. Numerical examples illustrate the theoretical results and are used for comparisons
Mestrado
Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico
Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ernesto Ruppert Filho
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-14T03:57:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lazarini_MarcosVinicius_M.pdf: 4342557 bytes, checksum: cca354c6cf0938fd0151555654c04067 (MD5) Previous issue date: 2008
Resumo: Este trabalho apresenta um estudo detalhado de uma configuração de controle direto de torque (DTC) de motores de indução trifásicos usando modulação em largura de pulsos por vetores espaciais, controlador de estrutura variável tipo modos deslizantes (sliding mode) e estimador de velocidade adaptativo do tipo MRAS (model reference adaptive system). Procurou-se apresentar um tutorial detalhado sobre o assunto onde, desde a modelagem matemática adequada do motor de indução trifásico e do controle direto de torque, da modelagem do controlador tipo modos deslizantes e do estimador MRAS até a programação do sistema em processador digital de sinais foram detalhadas. Construiu-se uma plataforma experimental no Laboratório de Eletrônica de Potência da FEEC/UNICAMP para comprovação dos resultados teóricos obtidos através de modelagens matemáticas e simulações digitais realizadas. Os resultados em geral se mostraram adequados e o trabalho certamente contribuiu bastante para a formação do autor para trabalhos de pesquisas científica e tecnológica. Espera-se que o resultado deste trabalho venha contribuir para o estudo de futuros pesquisadores e para o ensino de pós-graduação e, quem sabe de graduação também, nas áreas de controle, eletrônica de potência e controle de máquinas elétricas.
Abstract: This work presents a detailed study of a three-phase induction motor direct torque control (DTC) using space vector pulse width modulation, variable structure controller of sliding mode type and a MRAS rotor speed estimator (model reference adaptive system). It is shown here a detailed tutorial, covering the three-phase induction motor dynamic mathematical modeling and the direct torque control, the sliding mode controller and the MRAS estimator model, up to the digital signal processor programming structure. An experimental set-up was built in the Power Electronics Laboratory of the FEEC/UNICAMP in order to confirm the theoretical results obtained using dynamic simulation. The results obtained were considered adequate in various situations, and the development of this work became a fundamental contribution to the author in terms of his scientific and academic research skills improvement. It is expected that this work could contribute to the future researchers' learning process and also to the graduate and undergraduate control students, control of electrical machines students and power electronics learning process.
Mestrado
Automação
Mestre em Engenharia Elétrica

Este trabalho aborda o problema de controle ótimo por modos deslizantes via função penalidade para sistemas de tempo discreto. Para resolver este problema será desenvolvido uma estrutura matricial alternativa baseada no problema de mínimos quadrados ponderados e funções penalidade. A partir desta nova formulação é possível obter a lei de controle ótimo por modos deslizantes, as equações de Riccati e a matriz do ganho de realimentação através desta estrutura matricial alternativa. A motivação para propormos essa nova abordagem é mostrar que é possível obter uma solução alternativa para o problema clássico de controle ótimo por modos deslizantes.
This work introduces a penalty function approach to deal with the optimal sliding mode control problem for discrete-time systems. To solve this problem an alternative array structure based on the problem of weighted least squares penalty function will be developed. Using this alternative matrix structure, the optimal sliding mode control law of, the matrix Riccati equations and feedback gain were obtained. The motivation of this new approach is to show that it is possible to obtain an alternative solution to the classic problem of optimal sliding mode control.

Orientador: Jose Claudio Geromel
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação
Made available in DSpace on 2018-08-09T08:47:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deaecto_GraceSilva_M.pdf: 5350126 bytes, checksum: 88f05b9392a9876bfe07fae6a8f95202 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: Neste trabalho, são propostas condições suficientes para a estabilidade assintótica de sistemas lineares, contínuos no tempo, com comutação que asseguram um custo garantido de desempenho. Estas condições dependem da solução de um conjunto de desigualdades de Lyapunov-Metzler, definidas em [Geromel & Colaneri, 2006], que possuem natureza não-convexa, sendo portanto, de difícil solução. Para contornar este problema, apresentamos condições de estabilidade mais conservadoras baseadas em uma subclasse de matrizes de Metzler com elementos iguais na diagonal principal, que podem ser resolvidas através de desigualdades matriciais lineares e busca unidimensional. Os resultados apresentados em [Geromel & Colaneri, 2006], que fornecem condições para a estabilidade de sistemas dinâmicos lineares com comutação, são generalizados para lidar com sistemas mais gerais, a saber, sistemas dinâmicos sujeitos a perturbações impulsivas. A proposta elaborada assegura a estabilidade assintótica inclusive na presença de possíveis modos deslizantes
Abstract: In this work, sufficient conditions are proposed for the study of asymptotic stability of continuous time linear systems with commutation, which assure a guaranteed cost of performance. These conditions depend on the solution of a set of Lyapunov-Metzler inequalities, defined in [Geromel & Colaneri, 2006], which are difficult to solve due to their non-convex nature. However, to circumvent this difficulty, we present more conservative stability conditions based on a subclass of Metzler matrices characterized by having equal elements on the main diagonal. Although these conditions are more conservative, they can be solved by Linear Matrix Inequalities (LMls) and unidimensional search. The analysis done in [Geromel & Colaneri, 2006], which provides the stability conditions for linear dynamic systems with commutation is expanded to cover a more general class of systems with commutation and subject to impulsive disturbances. The conditions presented in this work assure the stability even in the presence of possible sliding modes
Mestrado
Automação
Mestre em Engenharia Elétrica