Synthesis of PID controllers for a class of time delay systems

In this paper we use the Hermite-Biehler theorem to establish results on the design of proportional plus integral plus derivative (PID) controllers for a class of time delay systems. Using the property of interlacing at high frequencies of the class of systems considered and linear programming we obtain the set of all stabilizing PID controllers. As far as we know, previous results on the synthesis of PID controllers rely on the solution of transcendental equations. This paper also extends previous results on the synthesis of proportional controllers for a class of delay systems Of retarded type to a larger class of delay systems. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Postural control during kneeling

Postural control was studied when the subject was kneeling with erect trunk in a quiet posture and compared to that obtained during quiet standing. The analysis was based on the center of pressure motion in the sagittal plane (CPx), both in the time and in the frequency domains. One could assume that postural control during kneeling would be poorer than in standing because it is a less natural posture. This could cause a higher CPx variability. The power spectral density (PSD) of the CPx obtained from the experimental data in the kneeling position (KN) showed a significant decrease at frequencies below 0.3 Hz compared to upright (UP) (P < 0.01), which indicates less sway in KN. Conversely, there was an increase in fast postural oscillations (above 0.7 Hz) during KN compared to UP (P < 0.05). The root mean square (RMS) of the CPx was higher for UP (P < 0.01) while the mean velocity (MV) was higher during KN (P < 0.05). Lack of vision had a significant effect on the PSD and the parameters estimated from the CPx in both positions. We also sought to verify whether the changes in the PSD of the CPx found between the UP and KN positions were exclusively due to biomechanical factors (e.g., lowered center of gravity), or also reflected changes in the neural processes involved in the control of balance. To reach this goal, besides the experimental approach, a simple feedback model (a PID neural system, with added neural noise and controlling an inverted pendulum) was used to simulate postural sway in both conditions (in KN the pendulum was shortened, the mass and the moment of inertia were decreased). A parameter optimization method was used to fit the CPx power spectrum given by the model to that obtained experimentally. The results indicated that the changed anthropometric parameters in KN would indeed cause a large decrease in the power spectrum at low frequencies. However, the model fitting also showed that there were considerable changes also in the neural subsystem when the subject went from standing to kneeling. There was a lowering of the proportional and derivative gains and an increase in the neural noise power. Additional increases in the neural noise power were found also when the subject closed his eyes.

Embedded DSP-Based Compact Fuzzy System and Its Application for Induction-Motor V/f Speed Control

This paper presents a compact embedded fuzzy system for three-phase induction-motor scalar speed control. The control strategy consists in keeping constant the voltage-frequency ratio of the induction-motor supply source. A fuzzy-control system is built on a digital signal processor, which uses speed error and speed-error variation to change both the fundamental voltage amplitude and frequency of a sinusoidal pulsewidth modulation inverter. An alternative optimized method for embedded fuzzy-system design is also proposed. The controller performance, in relation to reference and load-torque variations, is evaluated by experimental results. A comparative analysis with conventional proportional-integral controller is also achieved.

Control system design for flexible rotors supported by actively lubricated bearings

This article presents a methodology for calculating the gains of an output feedback controller for active vibration control of flexible rotors. The methodology is based on modal reduction. The proportional and derivative gains are obtained by adjusting the first two damping factors of the system and keeping the lengths of the two eigenvalues constant in the real-imaginary plane. The methodology is applied to an industrial gas compressor supported by active tilting-pad journal bearings. The unbalance response functions and mode shapes of the flexible rotor with and without active control are presented, showing significative improvement in damping reserve with the control. The importance of sensor location is emphasized, on the basis of the energy necessary to operate the active system over the entire frequency range studied. The best results are obtained by a decentralized controller, observing displacement and velocity of the shaft at the bearing positions.

Comparison Between Voltage Control Structures of Synchronous Machines

This paper compares the behaviour of two different control structures of automatic voltage regulators of synchronous machines equipped with static excitation systems. These systems have a fully controlled thyristor bridge that supplies DC current to the rotor winding. The rectifier bridge is fed by the stator terminals through a step-down transformer. The first control structure, named ""Direct Control"", has a single proportional-integral (PI) regulator that compares stator voltage setpoint with measured voltage and acts directly on the thyristor bridge`s firing angle. This control structure is usually employed in commercial excitation systems for hydrogenerators. The second structure, named ""Cascade Control"", was inspired on control loops of commercial DC motor drives. Such drives employ two PIs in a cascade arrangement, the external PI deals with the motor speed while the internal one regulates the armature current. In the adaptation proposed, the external PI compares setpoint with the actual stator voltage and produces the setpoint to the internal PI-loop which controls the field current.

Dynamic positioning systems: An experimental analysis of sliding mode control

Vessel dynamic positioning (DP) systems are based on conventional PID-type controllers and an extended Kalman filter. However, they present a difficult tuning procedure, and the closed-loop performance varies with environmental or loading conditions since the dynamics of the vessel are eminently nonlinear. Gain scheduling is normally used to address the nonlinearity of the system. To overcome these problems, a sliding mode control was evaluated. This controller is robust to variations in environmental and loading conditions, it maintains performance and stability for a large range of conditions, and presents an easy tuning methodology. The performance of the controller was evaluated numerically and experimentally in order to address its effectiveness. The results are compared with those obtained from conventional PID controller. (c) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Experimental results on the nonlinear H(infinity) control via quasi-LPV representation and game theory for wheeled mobile robots

In this paper, nonlinear dynamic equations of a wheeled mobile robot are described in the state-space form where the parameters are part of the state (angular velocities of the wheels). This representation, known as quasi-linear parameter varying, is useful for control designs based on nonlinear H(infinity) approaches. Two nonlinear H(infinity) controllers that guarantee induced L(2)-norm, between input (disturbances) and output signals, bounded by an attenuation level gamma, are used to control a wheeled mobile robot. These controllers are solved via linear matrix inequalities and algebraic Riccati equation. Experimental results are presented, with a comparative study among these robust control strategies and the standard computed torque, plus proportional-derivative, controller.

Termo de consentimento livre e esclarecido aos usuários de clínicas odontológicas brasileiras: aspectos éticos e legais

O consentimento do paciente antes do início de qualquer procedimento é uma condição a ser respeitada pelos profissionais da odontologia, sem nenhuma exceção. É necessário que o paciente esteja ciente de seu status de saúde, de suas necessidades específicas, do propósito de cada tratamento, conheça os planejamentos alternativos (incluindo o não tratamento), saiba do seu prognóstico, riscos, consequências, limitações e se conscientize das suas responsabilidades e as do seu cirurgião-dentista, proporcionando o sucesso do tratamento. O termo de consentimento livre e esclarecido (TCLE) visa fortalecer e esclarecer a posição do paciente, estabelecendo os direitos e deveres de ambas as partes paciente e profissional. O conhecimento integral do tratamento diminuirá a ansiedade do paciente e as complicações de tratamento, promoverá maior qualidade dos serviços odontológicos e maior satisfação do dentista e do paciente. Entretanto, no Brasil, poucos artigos são encontrados e existem alguns problemas éticos envolvendo as clínicas odontológicas, no que diz respeito a este documento de esclarecimento para o paciente. Diante disso, este trabalho tem por objetivo realizar uma revisão crítica sobre o tema abordado, demonstrando a importância do TCLE na clínica odontológica brasileira e na vida profissional dos cirurgiões-dentistas.

Surface and subsurface erosion of primary enamel by acid beverages over time

This study evaluated the influence of a cola-type soft drink and a soy-based orange juice on the surface and subsurface erosion of primary enamel, as a function of the exposure time. Seventy-five primary incisors were divided for microhardness test (n=45) or scanning electron microscopy (SEM) analysis (n=30). The specimens were randomly assigned to 3 groups: 1 - artificial saliva (control); 2 - cola-type soft drink; and 3 - soy-based orange juice. Immersion cycles in the beverages were undertaken under agitation for 5 min, 3 times a day, during 60 days. Surface microhardness was measured at 7, 15, 30, 45 and 60 days. After 60 days, specimens were bisected and subsurface microhardness was measured at 30, 60, 90, 120, 150 and 200 µm from the surface exposed. Data were analyzed by ANOVA and Tukey’s test (a=0.05). Groups 2 and 3 presented similar decrease of surface microhardness. Regarding subsurface microhardness, group 2 presented the lowest values. SEM images revealed that after 60 days the surfaces clearly exhibited structural loss, unlike those immersed in artificial saliva. It may be concluded that erosion of the surfaces exposed to the cola-type soft drink was more accentuated and directly proportional to the exposure time.

Atividade de plasmina e plasminogênio no leite longa vida com alta e baixa contagem de células somáticas durante o armazenamento

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da contagem de células somáticas (CCS) do leite na atividade de plasmina e plasminogênio durante o período de armazenamento do leite longa vida integral. Os leites crus foram categorizados em grupos de CCS de baixa (342.000-487.000 células mL-1) e alta contagem (603.000-808.000 células mL-1). Dois lotes de leite longa vida em cada categoria de CCS foram analisados para determinação de plasmina e plasminogênio após 10, 30, 60, 90 e 120 dias de armazenamento em temperatura ambiente. Para a fabricação do leite longa vida, o leite cru foi submetido à pasteurização rápida seguida da esterilização industrial do leite por injeção de vapor pelo método direto e embalagem asséptica do produto. A CCS não apresentou efeitos sobre as características físico-químicas do leite cru, e nem sobre a atividade de plasmina e plasminogênio nos leites cru e longa vida, armazenados por 120 dias. Entretanto, independentemente da CCS, a atividade de plasmina e plasminogênio aumentou no leite longa vida ao longo do armazenamento, indicando a possibilidade de aumento da proteólise no produto durante sua vida de prateleira.

Desempenho e rendimento de carcaça de frangos de corte alimentados com dietas contendo subprodutos do arroz formuladas com base nos conceitos de proteína bruta e ideal

Foi conduzido um experimento para avaliar a utilização de subprodutos do arroz em dietas formuladas com base nos conceitos de proteína bruta e ideal para frangos de corte de 1 a 42 dias de idade. Foram utilizados 720 pintos machos de 1 dia de idade da linhagem "Hybro", em delineamento inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 3 × 2, composto de três dietas (sem subprodutos, farelo de arroz integral e quirera de arroz) e dois conceitos de formulação de rações (proteína bruta e ideal), totalizando seis tratamentos e quatro repetições de 30 aves. O ganho de peso, o consumo de ração e a conversão alimentar foram avaliados aos 21 e 42 dias e as características de carcaça aos 42 dias de idade. As aves alimentadas com dietas formuladas pelo conceito tradicional (baseado na proteína bruta) apresentaram melhor conversão alimentar e menor taxa de deposição de gordura abdominal.

Composição química, valores de energia metabolizável e aminoácidos digestíveis de subprodutos do arroz para frangos de corte

Dois experimentos foram conduzidos para determinar a composição química, os valores de energia e os coeficientes de digestibilidade dos aminoácidos, do farelo de arroz integral (FAI) e da quirera de arroz (QA). No primeiro estudo, foram utilizadas 144 aves, com 21 dias de idade, machos, linhagem Cobb, que tiveram suas excretas totalmente coletadas para determinação da energia metabolizável aparente (EMA) e energia metabolizável aparente corrigida (EMAn). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três tratamentos e seis repetições, com oito aves cada. No segundo experimento, foi utilizado o método de alimentação forçada para a determinação dos coeficientes de digestibilidade dos aminoácidos. O delineamento foi inteiramente casualizado, com dois alimentos e um jejum e seis repetições com um galo cada. Os valores de MS, PB, EE, FB, EMA e EMAn foram, respectivamente, para FAI: 88,6%; 11,8%; 15,3%; 10,2%; 2968kcal kg-1 e 2804kcal kg-1 e para QA: 93,5%; 9,1%; 0,73%; 0,45%; 3338kcal kg-1 e 3239kcal kg-1. Os valores médios encontrados dos coeficientes de digestibilidade de aminoácidos essenciais e não essenciais foram, respectivamente, de 75,9% e 73,9%, para FAI, e 77,9% e 76,5%, para QA. Embora tenham apresentado níveis inferiores de energia, FAI e a QA podem ser utilizados nas rações de aves em substituição ao milho, uma vez que tiveram níveis maiores de proteína bruta e aminoácidos digestíveis.

Efeitos do ágar no crescimento de explantes e na formação de calos em morfos pigmentares de Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie (Gracilariales, Rhodophyta)

Os efeitos da concentração de ágar no crescimento de explantes e na formação de calos foram avaliados em culturas axênicas de gametófitos femininos de morfos de coloração verde e vermelha de Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie. Culturas unialgáceas foram mantidas em água do mar esterilizada (30-32 ups) enriquecida com 25% da solução de von Stosch (VSES 25%), 22 ± 2 °C, fotoperíodo de 14 h, irradiância de 50-80 µmol de fótons m-2 s-1. Para a obtenção de explantes axênicos, segmentos apicais e intercalares dos dois morfos foram cultivados por 48 h em meio VSES 25% com adição de uma solução antibiótica e antifúngica, e submetidos a uma lavagem com uma solução de água do mar esterilizada com 0,5% de hipoclorito de sódio e 200 µL L-1 de detergente por 20 segundos. Para avaliar os efeitos da concentração de ágar, os segmentos axênicos foram inoculados em meio ASP 12-NTA com concentrações distintas de ágar que variaram de zero a 1%. A adição de ágar no meio inibiu o crescimento dos segmentos apicais de ambos os morfos, bem como o crescimento de segmentos intercalares do morfo verde. Observou-se uma tendência geral no crescimento dos explantes, onde a taxa de crescimento foi inversamente proporcional à concentração de ágar. A adição de ágar no meio induziu a formação de três tipos de calo, denominados conforme a região do explante onde se originaram: calo apical, calo basal e calo intermediário. As concentrações de 0,5% e 0,7% de ágar foram as concentrações ótimas para indução de calos basais e calos intermediários no morfo verde, respectivamente. A presença de ágar foi essencial para a formação de calos intermediários e apicais. Os resultados indicam que o ágar apresenta um papel na regulação dos processos morfogenéticos em morfos pigmentares de G. domingensis.

Efeitos da angiotensina-I e isquemia na recuperação funcional em corações isolados

FUNDAMENTO: A ressuscitação de parada cardíaca pode apresentar disfunção miocárdica determinada pelo tempo da isquemia, e a inibição da enzima conversora de angiotensina (ECA) pode reduzir a disfunção cardíaca durante a reperfusão. OBJETIVO: Investigar os efeitos da angiotensina-I e diferentes períodos de isquemia na recuperação funcional em corações de ratos isolados. MÉTODOS: Os corações isolados de ratos Wistar (n = 45; 250-300 g) foram submetidos a diferentes períodos de isquemia global (20, 25 ou 30 min) e reperfundidos (30 min) com o tampão Krebs-Henseleit, ou com a adição de 400 nmol/L de angiotensina-I, ou com 400 nmol/L de angiotensina-I + 100 µmol/L de captopril durante o período de reperfusão. RESULTADOS: A derivada positiva máxima de pressão (+dP/dt max) e o produto frequência-pressão foram reduzidos nos corações expostos à isquemia de 25 min (~ 73%) e à isquemia de 30 min (~ 80%) vs. isquemia de 20 min. A pressão diastólica final do ventrículo esquerdo (PDFVE) e a pressão de perfusão (PP) foram aumentadas nos corações expostos à isquemia de 25 min (5,5 e 1,08 vezes, respectivamente) e à isquemia de 30 min (6 e 1,10 vezes, respectivamente) vs. isquemia de 20 min. A angiotensina-I ocasionou uma diminuição no +dP/dt max e no produto frequência-pressão (~ 85-94%) em todos os períodos de isquemia e um aumento na PDFVE e na PP (6,9 e 1,25 vezes, respectivamente) apenas na isquemia de 20 min. O captopril foi capaz de reverter parcial ou completamente os efeitos da angiotensina-I na recuperação funcional nas isquemias de 20 e 25 min CONCLUSÃO: Os dados sugerem que a angiotensina-II participa direta ou indiretamente no dano pós-isquêmico e que a capacidade de um inibidor da ECA atenuar esse dano depende do tempo de isquemia.

Photodynamic inactivation of four Candida species induced by photogem®

This study evaluated the in vitro susceptibility of C. albicans, C. dubliniensis, C. tropicalis and C. krusei to photodynamic therapy (PDT) induced by Photogem® and light emitting diode (LED). Suspensions of each Candida strain were treated with three photosensitizer (PS) concentrations (10, 25 and 50 mg/L) and exposed to 18.0, 25.5 and 37.5 J/cm² LED light fluences (λ ~ 455 nm). Control suspensions were treated only with PS concentrations, only exposed to the LED light fluences or not exposed to LED light or PS. Sixteen experimental conditions were obtained and each condition was repeated three times. From each sample, serial dilutions were obtained and aliquots were plated on Sabouraud Dextrose Agar. After incubation of plates (37 ºC for 48 hours), colonies were counted (cfu/mL) and the data were statistically analyzed by ANOVA and the Tukey test (α=0.05). Complete killing of C. albicans was observed after 18.0 J/cm² in association with 50 mg/L of PS. C. dubliniensis were inactivated after 18.0 J/cm² using 25 mg/L of PS. The inactivation of C. tropicalis was observed after photosensitization with 25 mg/L and subsequent illumination at 25.5 J/cm². For C. krusei, none of the associations between PS and light resulted in complete killing of this species. PDT proved to be effective for the inactivation of C. albicans, C. dubliniensis and C. tropicalis. In addition, reduction in the viability of C. krusei was achieved with some of the PS and light associations.