H-2 and H-infinity - norm control of intelligent structures using LMI techniques

Linear Matrix Inequalities (LMIs) is a powerful too] that has been used in many areas ranging from control engineering to system identification and structural design. There are many factors that make LMI appealing. One is the fact that a lot of design specifications and constrains can be formulated as LMIs [1]. Once formulated in terms of LMIs a problem can be solved efficiently by convex optimization algorithms. The basic idea of the LMI method is to formulate a given problem as an optimization problem with linear objective function and linear matrix inequalities constrains. An intelligent structure involves distributed sensors and actuators and a control law to apply localized actions, in order to minimize or reduce the response at selected conditions. The objective of this work is to implement techniques of control based on LMIs applied to smart structures.

Uma metodologia para o controle de seguranca dinamica de sistemas de energia eletrica

This work presents an algorithm for the security control of electric power systems using control actions like generation reallocation, determined by sensitivity analysis (linearized model) and optimization by neural networks. The model is developed taking into account the dynamic network aspects. The preventive control methodology is developed by means of sensitivity analysis of the security margin related with the mechanical power of the system synchronous machines. The reallocation power in each machine is determined using neural networks. The neural network used in this work is of Hopfield type. These networks are dedicated electric circuits which simulate the constraint set and the objective function of an optimization problem. The advantage of using these networks is the higher speed in getting the solutions when compared to conventional optimization algorithms due to the great convergence rate of the process and the facility of the method parallelization. Then, the objectives are: formulate and investigate these networks implementations in determining. The generation reallocation in digital computers. Aiming to illustrate the proposed methodology an application considering a multi-machine system is presented.

Active control in flexible plates with piezoelectric actuators using linear matrix inequalities

The study of algorithms for active vibrations control in flexible structures became an area of enormous interest, mainly due to the countless demands of an optimal performance of mechanical systems as aircraft, aerospace and automotive structures. Smart structures, formed by a structure base, coupled with piezoelectric actuators and sensor are capable to guarantee the conditions demanded through the application of several types of controllers. The actuator/sensor materials are composed by piezoelectric ceramic (PZT - Lead Zirconate Titanate), commonly used as distributed actuators, and piezoelectric plastic films (PVDF-PolyVinyliDeno Floride), highly indicated for distributed sensors. The design process of such system encompasses three main phases: structural design; optimal placement of sensor/actuator (PVDF and PZT); and controller design. Consequently, for optimal design purposes, the structure, the sensor/actuator placement and the controller have to be considered simultaneously. This article addresses the optimal placement of actuators and sensors for design of controller for vibration attenuation in a flexible plate. Techniques involving linear matrix inequalities (LMI) to solve the Riccati's equation are used. The controller's gain is calculated using the linear quadratic regulator (LQR). The major advantage of LMI design is to enable specifications such as stability degree requirements, decay rate, input force limitation in the actuators and output peak bounder. It is also possible to assume that the model parameters involve uncertainties. LMI is a very useful tool for problems with constraints, where the parameters vary in a range of values. Once formulated in terms of LMI a problem can be solved efficiently by convex optimization algorithms.

New optimality conditions for nonsmooth control problems

This work considers nonsmooth optimal control problems and provides two new sufficient conditions of optimality. The first condition involves the Lagrange multipliers while the second does not. We show that under the first new condition all processes satisfying the Pontryagin Maximum Principle (called MP-processes) are optimal. Conversely, we prove that optimal control problems in which every MP-process is optimal necessarily obey our first optimality condition. The second condition is more natural, but it is only applicable to normal problems and the converse holds just for smooth problems. Nevertheless, it is proved that for the class of normal smooth optimal control problems the two conditions are equivalent. Some examples illustrating the features of these sufficient concepts are presented. © 2012 Springer Science+Business Media New York.

A hybrid image restoration algorithm based on Projections onto Convex Sets and Harmony Search

Image restoration is a research field that attempts to recover a blurred and noisy image. Since it can be modeled as a linear system, we propose in this paper to use the meta-heuristics optimization algorithm Harmony Search (HS) to find out near-optimal solutions in a Projections Onto Convex Sets-based formulation to solve this problem. The experiments using HS and four of its variants have shown that we can obtain near-optimal and faster restored images than other evolutionary optimization approach. © 2013 IEEE.

Método de detecção interferométrica de fase, com baixa profundidade de modulação, aplicado à medição de deslocamentos nanométricos em atuadores e mini-manipuladores piezoelétricos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Extração semi-automática do eixo de rodovia em imagens de média e alta resolução usando programação dinâmica

Pós-graduação em Ciências Cartográficas - FCT

Abordagens de sistemas inteligentes para a solução do problema de despacho econômico de geração

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Heurísticas especializadas aplicadas ao problema de carregamento de contêiner

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Empilhamento pelo método superfície de reflexão comum 2-D com topografia e introdução ao caso 3-D

O método de empilhamento sísmico CRS simula seções sísmicas ZO a partir de dados de cobertura múltipla, independente do macro-modelo de velocidades. Para meios 2-D, a função tempo de trânsito de empilhamento depende de três parâmetros, a saber: do ângulo de emergência do raio de reflexão normal (em relação à normal da superfície) e das curvaturas das frentes de onda relacionadas às ondas hipotéticas, denominadas NIP e Normal. O empilhamento CRS consiste na soma das amplitudes dos traços sísmicos em dados de múltipla cobertura, ao longo da superfície definida pela função tempo de trânsito do empilhamento CRS, que melhor se ajusta aos dados. O resultado do empilhamento CRS é assinalado a pontos de uma malha pré-definida na seção ZO. Como resultado tem-se a simulação de uma seção sísmica ZO. Isto significa que para cada ponto da seção ZO deve-se estimar o trio de parâmetros ótimos que produz a máxima coerência entre os eventos de reflexão sísmica. Nesta Tese apresenta-se fórmulas para o método CRS 2-D e para a velocidade NMO, que consideram a topografia da superfície de medição. O algoritmo é baseado na estratégia de otimização dos parâmetros de fórmula CRS através de um processo em três etapas: 1) Busca dos parâmetros, o ângulo de emergência e a curvatura da onda NIP, aplicando uma otimização global, 2) busca de um parâmetro, a curvatura da onda N, aplicando uma otimização global, e 3) busca de três parâmetros aplicando uma otimização local para refinar os parâmetros estimados nas etapas anteriores. Na primeira e segunda etapas é usado o algoritmo Simulated Annealing (SA) e na terceira etapa é usado o algoritmo Variable Metric (VM). Para o caso de uma superfície de medição com variações topográficas suaves, foi considerada a curvatura desta superfície no algoritmo do método de empilhamento CRS 2-D, com aplicação a dados sintéticos. O resultado foi uma seção ZO simulada, de alta qualidade ao ser comparada com a seção ZO obtida por modelamento direto, com uma alta razão sinal-ruído, além da estimativa do trio de parâmetros da função tempo de trânsito. Foi realizada uma nálise de sensibilidade para a nova função de tempo de trânsito CRS em relação à curvatura da superfície de medição. Os resultados demonstraram que a função tempo de trânsito CRS é mais sensível nos pontos-médios afastados do ponto central e para grandes afastamentos. As expressões da velocidade NMO apresentadas foram aplicadas para estimar as velocidades e as profundidades dos refletores para um modelo 2-D com topografia suave. Para a inversão destas velocidades e profundidades dos refletores, foi considerado o algoritmo de inversão tipo Dix. A velocidade NMO para uma superfície de medição curva, permite estimar muito melhor estas velocidades e profundidades dos refletores, que as velocidades NMO referidas as superfícies planas. Também apresenta-se uma abordagem do empilhamento CRS no caso 3-D. neste caso a função tempo de trânsito depende de oito parâmetros. São abordadas cinco estratégias de busca destes parâmetros. A combinação de duas destas estratégias (estratégias das três aproximações dos tempos de trânsito e a estratégia das configurações e curvaturas arbitrárias) foi aplicada exitosamente no empilhamento CRS 3-D de dados sintéticos e reais.

Sintonia de controlador fuzzy por algoritmo genético em sistema de nível de líquidos

O presente trabalho demonstra a aplicação de um Algoritmo Genético com o intuito de projetar um controlador Fuzzy MISO, através da sintonia de seus parâmetros, em um processo experimental de nivelamento de líquido em um tanque, cuja dinâmica apresenta características não-lineares. Para o projeto e sintonia do controlador, foi utilizado o suporte do software Matlab, e seus pacotes Simulink e Global Optimization Toolbox. O Controlador Fuzzy ora projetado teve seu desempenho avaliado através de ensaios em tempo real em um Sistema de Nível de Liquido.

Aeroelastic stability analysis using linear matrix inequalities

The present work describes an alternative methodology for identification of aeroelastic stability in a range of varying parameters. Analysis is performed in time domain based on Lyapunov stability and solved by convex optimization algorithms. The theory is outlined and simulations are carried out on a benchmark system to illustrate the method. The classical methodology with the analysis of the system's eigenvalues is presented for comparing the results and validating the approach. The aeroelastic model is represented in state space format and the unsteady aerodynamic forces are written in time domain using rational function approximation. The problem is formulated as a polytopic differential inclusion system and the conceptual idea can be used in two different applications. In the first application the method verifies the aeroelastic stability in a range of air density (or its equivalent altitude range). In the second one, the stability is verified for a rage of velocities. These analyses are in contrast to the classical discrete analysis performed at fixed air density/velocity values. It is shown that this method is efficient to identify stability regions in the flight envelope and it offers promise for robust flutter identification.

Estudo dos problemas de corte e empacotamento

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Desenvolvimento de solução para o problema de alocação de navios em berços de terminais portuários: aplicação de algoritmos genéticos e otimização por nuvens de partículas

This work proposes two optimization algorithms for the solution of the Berth Allocation Problem (PAB). Due to the economic development of the country, it became necessary for the improvement of means of transport, which mainly shipping. For this, you need a better system management port, you will receive a lot of ships carrying cargo. In this work the PAB is approached so that the goals are to reduce costs and time handling in ports. For this, we applied two computational techniques, genetic algorithms and optimization for cloud particles, to obtain the best results for this problem. The results obtained with each type of algorithm are compared to conclude which method is more efficient for the port system

Artificial immune networks Copt-aiNet and Opt-aiNet applied to the reconfiguration problem of radial electrical distribution systems

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)