Modos deslizantes discretos em sistemas incertos com atraso na computação do sinal de controle

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O controle em cascata e a estrutura variável de um servoposicionador pneumático

Este trabalho aborda o desenvolvimento de um algoritmo de controle para servoposicionadores pneumáticos. Esses dispositivos são limpos, baratos e apresentam boa relação entre seu peso e a potência que são capazes de fornecer, o que os torna vantajosos para muitas aplicações. Seu emprego em tarefas de precisão é comprometido, no entanto, pelo seu comportamento fortemente não-linear. Visando compreender os fenômenos envolvidos, e realizar testes dos controladores propostos através de simulações, é realizado um estudo da modelagem matemática desses sistemas. Buscando situar este trabalho no campo de pesquisa proposto, é apresentada uma introdução aos critérios de estabilidade utilizados no âmbito dos sistemas não-lineares, com atenção especial ao Teorema da Estabilidade Assintótica de Lyapunov. Também são discutidas as técnicas de controle não-linear utilizadas neste trabalho. O controlador não-linear proposto é sintetizado com base na estratégia de controle em cascata. Essa técnica consiste na interpretação do servoposicionador como dois subsistemas interconectados: um subsistema mecânico e outro pneumático. O modelo do subsistema mecânico é utilizado para determinar o valor de pressão necessário para que o sistema siga a trajetória desejada. Com essa informação, é calculada a entrada de controle adequada para o subsistema pneumático, de forma que esta última forneça a pressão desejada ao subsistema mecânico. A fim de assegurar robustez ao sistema controlado frente à presença de incertezas paramétricas e de forças externas e/ou de atrito, utiliza-se uma técnica de controle a estrutura variável no subsistema pneumático. A lei originalmente proposta para o subsistema pneumático é, então, modificada, com os objetivos de eliminar a necessidade de monitorar o sinal de aceleração do sistema e de reduzir o grau de solicitação dos componentes eletromecânicos do servoposicionador. As propriedades de estabilidade e robustez do sistema em malha fechada são provadas analiticamente para cada uma das duas leis de controle propostas. As demonstrações são obtidas por meio da teoria de estabilidade de Lyapunov. Essas propriedades são corroboradas por meio de simulação do sistema controlado, com e sem a presença dos efeitos não-lineares do atrito e das incertezas paramétricas. Além de ratificar as características analiticamente previstas para o servoposicionador em malha fechada, os resultados das simulações também são utilizados para comparar os méritos das diferentes leis de controle propostas para o seguimento no subsistema pneumático.

Utilização da lógica difusa no controle inteligente de sistemas eletro-hidráulicos

Electro-hydraulic servo-systems are widely employed in industrial applications such as robotic manipulators, active suspensions, precision machine tools and aerospace systems. They provide many advantages over electric motors, including high force to weight ratio, fast response time and compact size. However, precise control of electro-hydraulic systems, due to their inherent nonlinear characteristics, cannot be easily obtained with conventional linear controllers. Most flow control valves can also exhibit some hard nonlinearities such as deadzone due to valve spool overlap on the passage´s orifice of the fluid. This work describes the development of a nonlinear controller based on the feedback linearization method and including a fuzzy compensation scheme for an electro-hydraulic actuated system with unknown dead-band. Numerical results are presented in order to demonstrate the control system performance

Controle robusto com realimentação derivativa de sistemas não lineares via LMI

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Detecção de falhas em sistemas incertos com atraso no sinal de controle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Controle da injeção de potências ativa e reativa em inversor de Geração Distribuída conectado à rede de distribuição em corrente alternada em baixa tensão, empregando LMIs com realimentação de estados e critérios de D-estabilidade

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Estratégias de controle de ordem fracionária aplicadas ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência

Neste trabalho é proposta uma nova metodologia de projeto de estabilizadores de sistemas de potência baseada em teoria de sistemas de ordem fracionária (ESP-OF). A estratégia é baseada em uma generalização do projeto de compensadores do tipo rede avançoatraso (lead-lag) para o domínio de funções de transferência de ordem fracionária. Uma nova variável de projeto, a qual define a ordem da dinâmica fracionária do controlador, é sintonizada para se obter um compromisso entre um bom desempenho no amortecimento do modo eletromecânico dominante e uma robustez ampliada do ESP-OF. O desempenho do ESP-OF foi avaliado experimentalmente, em um sistema de potência em escala reduzida, localizado no Laboratório de Sistemas de Potência da Universidade Federal do Pará. A referida planta de teste apresenta uma estrutura típica do tipo gerador síncrono conectado a um barramento infinito e exibe um modo dominante de oscilação eletromecânica, de amortecimento extremamente reduzido, cujo valor da frequência natural é em torno de 1,2 Hz. O ESP-OF foi então projetado para ampliar o amortecimento relativo desse modo alvo, para toda a faixa de operação admissível. Para fins de implementação prática, primeiramente foram realizados testes experimentais para a identificação de um modelo nominal da planta, sob a forma de uma função de transferência pulsada, para uso na fase de projeto. O modelo obtido experimentalmente foi então validado e posteriormente utilizado tanto para o projeto do ESP-OF quanto para o projeto de um ESP convencional (utilizado para fins de comparação de desempenho). As leis de controle amortecedor do ESP-OF foram calculadas, convertidas para a forma de equações a diferenças e, subsequentemente, embarcadas em sistema digital baseado em microcontrolador DSPIC. Diversos testes de resposta ao impulso foram realizadas sob diferentes condições operacionais. As respectivas respostas dinâmicas dos sinais de saída da planta (desvio de potencia ativa) e do esforço de controle foram registradas para fins de análise. Os resultados experimentais mostraram que o ESP fracionário apresentou um desemprenho dinâmico e robustez similar em comparação com o desempenho obtido por um ESP convencional, para toda a faixa de operação investigada.

Aplicação de controle com modos deslizantes em sistemas com atraso na aquisição de dados

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Razões de uso e adaptações para implantação dos sistemas integrados de gestão(ERP) e suas aplicações no controle gerencial: estudo comparativo em quatro empresas brasileiras

O trabalho discute, com base em dados primários obtidos por meio de entrevistas semi-estruturadas aplicadas a empresas de portes e setores distintos, o impacto da implementação de sistemas integrados de gestão (ERP) sobre o ambiente organizacional. O estudo ressalta complexidade decorrente dos projetos a que se submeteram essas empresas, bem como consequências da implementação desses sistemas sobre a forma de operar das organizações. O estudo teve por objetivo aprofundar o entendimento dos processos de seleção, implementação e utilização de sistemas ERP, bem como o impacto destes sistemas sobre o controle gerencial. Para isso, foram estudados casos em quatro empresas com diferentes estágios de implementação de sistemas ERP, abordando-se o problema por meio de um enfoque bibliográfico, exploratório e descritivo a fim de identificar e analisar os aspectos mais relevantes envolvidos. O trabalho fundamenta-se na interação entre vetores de performance que tem obrigado as empresas a integrar estratégia, controle da gestão, processos empresarias com base em cenários que decorrem de uma economia mais conectada, ágil e intangível. Com a evolução econômica e social as empresas fazem uso de novas estruturas e tecnologias para reduzir seus custos de transação e concentrar-se nas funções essenciais do negócio e, neste intuito, fazem uso dentre outras coisas, dos sistemas ERP nesta busca pela eficiência operacional. Os sistemas ERP nutrem as empresas com informações úteis e confiáveis capazes de exercer uma força indutora à tomada de decisão consistente com a missão e os objetivos da empresa. Diversos autores, ao longo desta década, vêm ressaltando a importância de se avaliar o impacto dos sistemas ERP sobre a efetividade organizacional e seus controles. Neste trabalho argumenta-se que a avaliação dos sistemas integrados de gestão deve estender seu escopo para além das melhorias operacionais decorrentes do software ERP em si, para o impacto estratégico do ERP sobre a posição competitiva da organização. Os achados da aplicação do roteiro de entrevista semi-estruturado e das observações de campo apontam para: (I) percepção positiva quanto às melhorias nos controles, ou por meio da sua instalação ou por meio da melhoria dos sistemas de controle pré-existentes; (II) entendimento de que os projetos de busca e implementação de um sistema ERP aos quais as organizações se submetem, não são fruto de uma boa fundamentação a priori e (III) convergência de entendimento de que é necessário um tempo de maturação a partir da entrada em produção do sistema ERP, pois o contato efetivo dos usuários com o sistema é determinante para ajustes que realimentam a implementação com novas necessidades e em decorrência disto novas parametrizações e customizações continuaram sendo percebidas em todas as empresas da amostra, e neste ponto (IV) aderência à literatura, que enfatiza como um dos pontos negativos da implantação, a enorme dependência criada em relação ao sistema e a empresa fornecedora. De um modo geral as empresas buscam um sistema ERP com o intuito, e a promessa, de redução dos custos e a possibilidade de utilização das informações dentro de um sistema único, e (V) após a implantação percebem que um dos maiores ganhos está no aumento de escopo, de escala e de entendimento de seu sistema de controle.

Controle estatístico de processo : um estudo de caso em uma empresa da área de eletrodomésticos

Esta dissertação aborda a implantação de Controle Estatístico de Processo - CEP, em uma das etapas de produção de uma indústria de refrigeradores, tendo como objetivo propor uma abordagem sistemática e planejada de implantação, com vistas a melhorar os controles de qualidade e atender aos anseios e satisfação dos clientes. Inicialmente, é apresentada uma fundamentação teórica sobre o assunto, abordando três temas principais: (i) qualidade, (ii) controle estatístico da qualidade e (iii) implantação do controle estatístico da qualidade. Em seguida, é feita uma descrição da empresa e dos processos que fazem parte do estudo de caso bem como os sistemas de controle de qualidade existentes antes da implantação. Posteriormente, é apresentado um trabalho prático, onde é utilizada a metodologia Desdobramento da Função Qualidade para a priorização das características de qualidade a serem monitoradas no processo. Após a priorização, são apresentadas as etapas de implantação do CEP no processo, desde a Definição dos Critérios de Classificação até a fase de Acompanhamento e Consolidação. Os resultados são apresentados através do estudo da estabilidade e capacidade do processo depois da implantação de controle estatístico. As ações direcionadas pelo CEP permitiram uma redução significativa nos percentuais de defeitos, comprovando a eficácia da metodologia utilizada. Ao final do trabalho,são apresentadas as sugestões para melhorar o sistema da qualidade da empresa.

Controle preditivo neural aplicado à processos petroquímicos

A pesquisa tem como objetivo desenvolver uma estrutura de controle preditivo neural, com o intuito de controlar um processo de pH, caracterizado por ser um sistema SISO (Single Input - Single Output). O controle de pH é um processo de grande importância na indústria petroquímica, onde se deseja manter constante o nível de acidez de um produto ou neutralizar o afluente de uma planta de tratamento de fluidos. O processo de controle de pH exige robustez do sistema de controle, pois este processo pode ter ganho estático e dinâmica nãolineares. O controlador preditivo neural envolve duas outras teorias para o seu desenvolvimento, a primeira referente ao controle preditivo e a outra a redes neurais artificiais (RNA s). Este controlador pode ser dividido em dois blocos, um responsável pela identificação e outro pelo o cálculo do sinal de controle. Para realizar a identificação neural é utilizada uma RNA com arquitetura feedforward multicamadas com aprendizagem baseada na metodologia da Propagação Retroativa do Erro (Error Back Propagation). A partir de dados de entrada e saída da planta é iniciado o treinamento offline da rede. Dessa forma, os pesos sinápticos são ajustados e a rede está apta para representar o sistema com a máxima precisão possível. O modelo neural gerado é usado para predizer as saídas futuras do sistema, com isso o otimizador calcula uma série de ações de controle, através da minimização de uma função objetivo quadrática, fazendo com que a saída do processo siga um sinal de referência desejado. Foram desenvolvidos dois aplicativos, ambos na plataforma Builder C++, o primeiro realiza a identificação, via redes neurais e o segundo é responsável pelo controle do processo. As ferramentas aqui implementadas e aplicadas são genéricas, ambas permitem a aplicação da estrutura de controle a qualquer novo processo

Avaliação de robustez, desempenho e aplicação do controlador adaptativo por posicionamento de pólos e estrutura variável

In this work, the variable structure adaptive pole placement controller (VS-APPC) robustness and performance are evaluated and this algorithm is applied in a motor control system. The controller robustness evaluation will be done through simulations, where will be introduced in the system the following adversities: time delay, actuator response boundeds, disturbances, parametric variation and unmodeled dynamics. The VS-APPC will be compared with PI control, pole placement control (PPC) and adaptive pole placement controller (APPC). The VS-APPC will be simulated to track a step and a sine reference. It will be applied in a three-phase induction motor control system to track a sine signal in the stator reference frame. Simulation and experimental results will prove the efficiency and robustness of this control strategy

Determinação dos parâmetros do controlador preditivo generalizado com função de pesos variante no tempo através de algoritmos genéticos

The predictive control technique has gotten, on the last years, greater number of adepts in reason of the easiness of adjustment of its parameters, of the exceeding of its concepts for multi-input/multi-output (MIMO) systems, of nonlinear models of processes could be linearised around a operating point, so can clearly be used in the controller, and mainly, as being the only methodology that can take into consideration, during the project of the controller, the limitations of the control signals and output of the process. The time varying weighting generalized predictive control (TGPC), studied in this work, is one more an alternative to the several existing predictive controls, characterizing itself as an modification of the generalized predictive control (GPC), where it is used a reference model, calculated in accordance with parameters of project previously established by the designer, and the application of a new function criterion, that when minimized offers the best parameters to the controller. It is used technique of the genetic algorithms to minimize of the function criterion proposed and searches to demonstrate the robustness of the TGPC through the application of performance, stability and robustness criterions. To compare achieves results of the TGPC controller, the GCP and proportional, integral and derivative (PID) controllers are used, where whole the techniques applied to stable, unstable and of non-minimum phase plants. The simulated examples become fulfilled with the use of MATLAB tool. It is verified that, the alterations implemented in TGPC, allow the evidence of the efficiency of this algorithm

Controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável aplicado ao controle de ângulo de carga e fluxo de campo de um gerador síncrono

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Estudo comparativo de estratégias de controle aplicadas a um gerador síncrono

The robustness and performance of the Variable Structure Adaptive Pole Placement Controller are evaluated in this work, where this controller is applied to control a synchronous generator connected to an infinite bus. The evaluation of the robustness of this controller will be accomplished through simulations, where the control algorithm was subjected to adverse conditions, such as: disturbances, parametric variations and unmodeled dynamic. It was also made a comparison of this control strategy with another one, using classic controllers. In the simulations, it is used a coupled model of the synchronous generator which variables have a high degree of coupling, in other words, if there is a change in the input variables of the generator, it will change all outputs simultaneously. The simulation results show which control strategy performs better and is more robust to disturbances, parametric variations and unmodeled dynamics for the control of Synchronous Generator