B-spline neural networks based PID controller for Hammerstein systems

A new PID tuning and controller approach is introduced for Hammerstein systems based on input/output data. A B-spline neural network is used to model the nonlinear static function in the Hammerstein system. The control signal is composed of a PID controller together with a correction term. In order to update the control signal, the multistep ahead predictions of the Hammerstein system based on the B-spline neural networks and the associated Jacobians matrix are calculated using the De Boor algorithms including both the functional and derivative recursions. A numerical example is utilized to demonstrate the efficacy of the proposed approaches.

PI Stabilization of a Class of Time Delay Systems

In this paper we use the Hermite-Biehler theorem to establish results for the design of proportional plus integral (PI) controllers for a class of time delay systems. We extend results of the polynomial case to quasipolynomials using the property of interlacing in high frequencies of the class of time delay systems considered. A signature for the quasipolynomials in this class is derived and used in the proposed approach which yields the complete set of the stabilizing PI controllers.

Integral transform solution for the forced convection of herschel-bulkley fluids in circular tubes and parallel-plates ducts

ABSTRACT: The thermal entry region in laminar forced convection of Herschel-Bulkley fluids is solved analytically through the integral transform technique, for both circular and parallel-plates ducts, which are maintained at a prescribed wall temperature or at a prescribed wall heat flux. The local Nusselt numbers are obtained with high accuracy in both developing and fully-developed thermal regions, and critical comparisons with previously reported numerical results are performed.

Integral transform method for laminar heat transfer convection of herschel-bulkley fluids within concentric annular ducts

ABSTRACT: Related momentum and energy equations describing the heat and fluid flow of Herschel-Bulkley fluids within concentric annular ducts are analytically solved using the classical integral transform technique, which permits accurate determination of parameters of practical interest in engineering such as friction factors and Nusselt numbers for the duct length. In analyzing the problem, thermally developing flow is assumed and the duct walls are subjected to boundary conditions of first kind. Results are computed for the velocity and temperature fields as well as for the parameters cited above with different power-law indices, yield numbers and aspect ratios. Comparisons are also made with previous work available in the literature, providing direct validation of the results and showing that they are consistent.

Projeto de um controlador Fuzzy Takagi-Sugeno para uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados

Este trabalho propõe o projeto de um controlador Fuzzy do tipo Takagi-Sugeno em uma estação de tratamento de esgoto por lodos ativados. Este tipo de tratamento ocorre na presença de oxigênio, pois microorganismos aeróbios presentes no licor misto irão proporcionar a remoção tanto da matéria carbonácea quanto nutrientes formados por compostos à base de nitrogênio. O controlador atua via mecanismo de aeração e foi projetado para interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de três controladores fixos locais que, por sua vez, foram projetados a partir da linearização de um modelo contínuo de balanço de massa de oxigênio. O controlador auxiliará manter a concentração de oxigênio dissolvido desejável na faixa de operação do processo para que ocorra a nitrificação, reação química de oxiredução que transforma amônio em nitrito, que é fundamental para o sucesso do processo, e poderá também economizar energia elétrica utilizada pelo mecanismo de aeração. Os ensaios foram realizados via simulação computacional em quatro cenários idealizados comparando o desempenho do controlador fuzzy e o desempenho de um controlador fixo projetado em um ponto de operação diferente do qual se utilizou como valor de referência na planta. Ao aplicar um degrau no valor de referência estabelecido no cenário de análise, observou-se o tempo de subida, o tempo de acomodação e o erro em regime. Após os ensaios, observou-se que o desempenho do controlador fuzzy nos quesitos tempo de subida e tempo de acomodação em relação ao controlador fixo foi melhor, enquanto nos quesitos sobressinal e erro em regime foi semelhante. Após as análises, concluiu-se que a estratégia de controle escolhida neste trabalho é viável, pois de acordo com o valor auferido de oxigênio dissolvido na entrada da planta, o controlador fuzzy irá interpolar os ganhos proporcionais e integrativos de um controlador fixo projetado na vizinhança deste valor e assim, atuar de forma bastante satisfatória.

Estudo de controladores aplicados a inversores para UPS com operação ilhada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Observational constraints on a phenomenological f (R, partial derivative R)-model

This paper analyses the cosmological consequences of amodified theory of gravity whose action integral is built from a linear combination of the Ricci scalar R and a quadratic term in the covariant derivative of R. The resulting Friedmann equations are of the fifth-order in the Hubble function. These equations are solved numerically for a flat space section geometry and pressureless matter. The cosmological parameters of the higher-order model are fit using SN Ia data and X-ray gas mass fraction in galaxy clusters. The best-fit present-day t(0) values for the deceleration parameter, jerk and snap are given. The coupling constant beta of the model is not univocally determined by the data fit, but partially constrained by it. Density parameter Omega(m0) is also determined and shows weak correlation with the other parameters. The model allows for two possible future scenarios: there may be either an eternal expansion or a Rebouncing event depending on the set of values in the space of parameters. The analysis towards the past performed with the best-fit parameters shows that the model is not able to accommodate a matter-dominated stage required to the formation of structure.

On partial derivative-Neumann's problem in generalized functions framework

In this paper, we show that the equation delta u/delta (z) over bar + Gu = f, where the elements involved are in generalized functions context, has a local solution in the generalized functions context.

Derivative spectrophotometric method for determination of acyclovir in polymeric nanoparticles

A derivative spectrophotometric method was validated for quantification of acyclovir in poly (n-butylcyanoacrylate) (PBCA) nanoparticles. Specificity, linearity, precision, accuracy, recovery, detection (LOD) and quantification (LOQ) limits were established for method validation. First-derivative at 295.2 nm eliminated interferences from nanoparticle ingredients and presented linearity for acyclovir concentrations ranging from 1.25 to 40.0 µg/mL (r = 0.9999). Precision and accuracy data demonstrated good reproducibility. Recovery ranged from 99.3 to 101.2. LOD was 0.08 µg/mL and LOQ, 0.25 µg/mL. Thus, the proposed method proved to be easy, low cost, and accurate, and therefore, an useful alternative to quantify acyclovir in nanoparticles.

Calculation of parameter ranges for robust gain tuning of power system controllers

This work proposes a computational tool to assist power system engineers in the field tuning of power system stabilizers (PSSs) and Automatic Voltage Regulators (AVRs). The outcome of this tool is a range of gain values for theses controllers within which there is a theoretical guarantee of stability for the closed-loop system. This range is given as a set of limit values for the static gains of the controllers of interest, in such a way that the engineer responsible for the field tuning of PSSs and/or AVRs can be confident with respect to system stability when adjusting the corresponding static gains within this range. This feature of the proposed tool is highly desirable from a practical viewpoint, since the PSS and AVR commissioning stage always involve some readjustment of the controller gains to account for the differences between the nominal model and the actual behavior of the system. By capturing these differences as uncertainties in the model, this computational tool is able to guarantee stability for the whole uncertain model using an approach based on linear matrix inequalities. It is also important to remark that the tool proposed in this paper can also be applied to other types of parameters of either PSSs or Power Oscillation Dampers, as well as other types of controllers (such as speed governors, for example). To show its effectiveness, applications of the proposed tool to two benchmarks for small signal stability studies are presented at the end of this paper.

Avaliação da qualidade tecnológica de snacks obtidos por extrusão de grão integral de amaranto ou de farinha de amaranto desengordurada e suas misturas com fubá de milho

Apesar dos benefícios nutricionais e de seu potencial como alimento funcional, o amaranto ainda é um alimento pouco difundido no Brasil. Para o aumento do consumo desta matéria-prima, preconiza-se a sua incorporação na formulação de produtos convencionais, como os snacks extrudados que vêm sendo elaborados com a farinha de amaranto desengordurada. Pouco tem sido pesquisado sobre a extrusão direta do grão integral de amaranto, o que permitiria eliminar as etapas de moagem e de desengorduramento. Assim, a pesquisa avaliou e comparou a qualidade tecnológica de snacks obtidos por extrusão de grão integral de amaranto e de farinha de amaranto desengordurada, e suas misturas com 25 e 50% de fubá de milho. Verificou-se que o teor de lipídeos presentes no grão de amaranto (8%) prejudicou a expansão e a textura dos extrudados. Mesmo com a adição de fubá de milho, os snacks extrudados à base de grão integral de amaranto foram rejeitados sensorialmente (aceitação global entre 3 e 4, numa escala hedônica estruturada de nove pontos), pois apresentaram baixa expansão, textura dura, cor escura e forte sabor residual. Já os snacks extrudados obtidos com farinha de amaranto desengordurada isoladamente e em combinação com fubá de milho apresentaram maior expansão, textura crocante e cor mais clara, e, por isso, maior aceitabilidade (aceitação global > 5). Conclui-se, nas condições do experimento, que não foi possível obter snacks extrudados à base de grãos de amaranto de boa aceitação e que a produção de snacks extrudados à base de farinha de amaranto desengordurada proporciona produtos com melhor aceitação por parte do consumidor.

Los paisajes del agua en la cuenca del río Baker: Bases conceptuales para su valoración integral

A partir de la definición de paisaje (que es parte del marco teórico de la tesis) se desarrolla una propuesta para la evaluación del paisaje en función de sus valores estéticos, ambientales, sociales y territoriales.

Diseño e implementación de un controlador de velocidad PID multivariable para un robot con configuración de triciclo

La robótica móvil constituye un área de desarrollo y explotación de interés creciente. Existen ejemplos de robótica móvil de relevancia destacada en el ámbito industrial y se estima un fuerte crecimiento en el terreno de la robótica de servicios. En la arquitectura software de todos los robots móviles suelen aparecer con frecuencia componentes que tienen asignadas competencias de gobierno, navegación, percepción, etcétera, todos ellos de importancia destacada. Sin embargo, existe un elemento, difícilmente prescindible en este tipo de robots, el cual se encarga del control de velocidad del dispositivo en sus desplazamientos. En el presente proyecto se propone desarrollar un controlador PID basado en el modelo y otro no basado en el modelo. Dichos controladores deberán operar en un robot con configuración de triciclo disponible en el Departamento de Sistemas Informáticos y deberán por tanto ser programados en lenguaje C para ejecutar en el procesador digital de señal destinado para esa actividad en el mencionado robot (dsPIC33FJ128MC802). ABSTRACT Mobile robotics constitutes an area of development and exploitation of increasing interest. There are examples of mobile robotics of outstanding importance in industry and strong growth is expected in the field of service robotics. In the software architecture of all mobile robots usually appear components which have assigned competences of government, navigation, perceptionetc., all of them of major importance. However, there is an essential element in this type of robots, which takes care of the speed control. The present project aims to develop a model-based and other non-model-based PID controller. These controllers must operate in a robot with tricycle settings, available from the Department of Computing Systems, and should therefore be programmed in C language to run on the digital signal processor dedicated to that activity in the robot (dsPIC33FJ128MC802).

Algebraic derivative estimation applied to nonlinear control of magnetic levitation.

The subject of this thesis is the real-time implementation of algebraic derivative estimators as observers in nonlinear control of magnetic levitation systems. These estimators are based on operational calculus and implemented as FIR filters, resulting on a feasible real-time implementation. The algebraic method provide a fast, non-asymptotic state estimation. For the magnetic levitation systems, the algebraic estimators may replace the standard asymptotic observers assuring very good performance and robustness. To validate the estimators as observers in closed-loop control, several nonlinear controllers are proposed and implemented in a experimental magnetic levitation prototype. The results show an excellent performance of the proposed control laws together with the algebraic estimators.

Controlador integrado baseado em conceito híbrido e controle geométrico para embarcações posicionadas dinamicamente.

O conceito de controle híbrido é aplicado à operação de alívio entre um FPWSO e um navio aliviador. Ambos os navios mantêm suas posições e aproamentos pelo resultado da ação do seu Sistema de Posicionamento Dinâmico (SPD). O alívio dura cerca de 24 horas para ser concluído. Durante este período, o estado de mar pode se alterar e os calados estão sendo constantemente alterados. Um controlador híbrido é projetado para permitir modificacões dos parâmetros de controle/observação se alguma alteração significante do estado de mar e/ou calado das embarcações ocorrer. O principal objetivo dos controladores é manter o posicionamento relativo entre os navios com o intuito de evitar perigosa proximidade ou excesso de tensão no cabo. Com isto em mente, uma nova estratégia de controle que atue integradamente em ambos os navios é proposta baseda em geometria diferencial. Observadores não lineares baseados em passividade são aplicados para estimar a posição, a velocidade e as forças externas de mares calmos até extremos. O critério para troca do controle/observação é baseado na variação do calado e no estado de mar. O calado é assumido conhecido e o estado de mar é estimado pela frequência de pico do espectro do movimento de primeira ordem dos navios. Um modelo de perturbação é proposto para encontrar o número de controladores do sistema híbrido. A equivalência entre o controle geométrico e o controlador baseado em Multiplicadores de Lagrange é demonstrada. Assumindo algumas hipóteses, a equivalência entre os controladores geométrico e o PD é também apresentada. O desempenho da nova estratégia é avaliada por meio de simulações numéricas e comparada a um controlador PD. Os resultados apresentam muito bom desempenho em função do objetivo proposto. A comparação entre a abordagem geométrica e o controlador PD aponta um desempenho muito parecido entre eles.