Design of a simplified neuro-fuzzy system based on CMAC Architectures

This work presents the design of a fuzzy controller with simplified architecture that use an artificial neural network working as the aggregation operator for several active fuzzy rules. The simplified architecture of the fuzzy controller is used to minimize the time processing used in the closed loop system operation, the basic procedures of fuzzification are simplified to maximum while all the inference procedures are computed in a private way. As consequence, this simplified architecture allows a fast and easy configuration of the simplified fuzzy controller. The structuring of the fuzzy rules that define the control actions is previously computed using an artificial neural network based on CMAC Cerebellar Model Articulation Controller. The operational limits are standardized and all the control actions are previously calculated and stored in memory. For applications, results and conclusions several configurations of this fuzzy controller are considered.

A multi-cell variable frequency interleaved ZCS boost rectifier digitally controlled by FPGA

This paper presents a multi-cell single-phase high power factor boost rectifier in interleave connection, operating in critical conduction mode, employing a soft-switching technique, and controlled by Field Programmable Gate Array (FPGA). The soft-switching technique is based on zero-current-switching (ZCS) cells, providing ZC (zero-current) turn-on and ZCZV (zero-current-zero-voltage) turn-off for the active switches, and ZV (zero-vohage) turn-on and ZC (zero-current) turn-off for the boost diodes. The disadvantages related to reverse recovery effects of boost diodes operated in continuous conduction mode (additional losses, and electromagnetic interference (EMI) problems) are minimized, due to the operation in critical conduction mode. In addition, due to the interleaving technique, the rectifier's features include the reduction in the input current ripple, the reduction in the output voltage ripple, the use of low stress devices, low volume for the EMI input filter, high input power factor (PF), and low total harmonic distortion (THD) in the input current, in compliance with the IEC61000-3-2 standards. The digital controller has been developed using a hardware description language (VHDL) and implemented using a XC2S200E-SpartanII-E/Xilinx FPGA device, performing a true critical conduction operation mode for all interleaved cells, and a closed-loop to provide the output voltage regulation, like as a preregulator rectifier. Experimental results are presented for a implemented prototype with two and with four interleaved cells, 400V nominal output voltage and 220V(rms) nominal input voltage, in order to verify the feasibility and performance of the proposed digital control through the use of a FPGA device.

Study of utilization of petrol engine equipped with exhaust gas recirculation (EGR) and catalytic converter to reduce consumption and NOx emission

Study of consumption rate and gaseous pollutant emission from engine tests simulating real work conditions, using spark point manually controlled and exhaust gas recirculation (EGR) in diverse proportion levels. The objective of this work is to re-examine the potential of the EGR conception, a well-known method of combustion control, employed together electronic fuel injection and three-way catalytic converter closed-loop control at a spark ignition engine, verifying the performance characteristics and technical availability of this conception to improve pollution control, fuel economy at low torque drive condition and to improve the engine exhaust components useful life. The pollutant emissions and consumption levels under operational conditions simulations were analysed and compared with the expected by concerning theory and real tests performed by EGR equipped engines by factory. Copyright © 2006 Society of Automotive Engineers, Inc.

Robust control applied to power flow control in single-phase inverter with LCL filter, using droop control and D-stability

This paper proposes a new methodology to control the power flow between a distributed generator (DG) and the electrical power distribution grid. It is used the droop voltage control to manage the active and reactive power. Through this control a sinusoidal voltage reference is generated to be tracked by voltage loop and this loop generates the current reference for the current loop. The proposed control introduces feed-forward states improving the control performance in order to obtain high quality for the current injected to the grid. The controllers were obtained through the linear matrix inequalities (LMI) using the D-stability analysis to allocate the closed-loop controller poles. Therefore, the results show quick transient response with low oscillations. Thus, this paper presents the proposed control technique, the main simulation results and a prototype with 1000VA was developed in the laboratory in order to demonstrate the feasibility of the proposed control. © 2012 IEEE.

Implementação de um controlador PID embarcado para o controle em malha fechada de um estimulador neuromuscular funcional

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Eletroestimulador funcional de oito canais com malha de realimentação utilizando Controlador Digital

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Controle de movimentos de pacientes paraplégicos utilizando modelos fuzzy T-S

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Implementação e testes de campo de um ESP digital

Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento e os resultados da implementação e testes em campo de um estabilizador de sistema de potência (ESP) projetado com técnica de controle digital para fins de amortecimento de modos de oscilação eletromecânica observáveis em sinais de potência elétrica medido em uma unidade hidro-geradora, de 350 MVA da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. É apresentada e aplicada a metodologia de identificação de modelos paramétricos lineares do tipo auto regressivo com entradas exógenas (ARX), para estimação de modelos com capacidade de capturar a informação relevante (amortecimento e freqüência natural) dos modos eletromecânicos dominantes do sistema. De posse do modelo paramétrico ARX, é efetuada então a síntese da lei de controle digital amortecedor para o ESP, através da técnica de deslocamento radial dos pólos da função de transferência de malha fechada. Para a síntese da lei de controle digital, utilizou-se uma estrutura canônica do tipo RST. Para os testes de campo, a lei de controle amortecedor do ESP digital foi codificada em linguagem C e embarcada em um protótipo cujo hardware é baseado em microcontrolador modelo DSPIC 30F3014, o qual incorpora um grande número de periféricos para aquisição e comunicação de dados. Para avaliar o desempenho do ESP digital desenvolvido, testes experimentais foram realizados em uma unidade geradora de 350 MVA da casa de força número 1, da UHE de Tucuruí. O estabilizador desenvolvido atua através da modulação da referência de tensão do regulador automático de tensão da respectiva unidade geradora, de acordo com as oscilações observadas através da medida de potência elétrica no estator do gerador. Os resultados de testes de campo mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um modo eletromecânico, de freqüência natural de aproximadamente 1,7 Hz, observado nos teste de campo realizado.

Projeto e construção de um robô móvel AGV/ROV não-holonômico com habilidade para navegação autônoma do tipo wall-following

Esta dissertação de mestrado apresenta o projeto e a construção de um robô móvel terrestre denominado LOGBOT, com tração de movimento do tipo diferencial – com duas rodas motoras e uma roda livre para manter a estabilidade de sua estrutura em relação à superfície. O controle do robô dispõe dos modos de telemetria e autônomo. No modo de controle por telemetria (ROV), a comunicação do robô com a estação de controle é feita por radiofreqüência a uma distância de até um quilometro em ambientes externos, e até cem metros em ambientes internos. No modo de controle autônomo (AGV), o robô tem habilidade para navegar em ambientes internos e desconhecidos usando sempre a parede à sua esquerda como referência para a trajetória de seu movimento. A seqüência de movimentos para execução da trajetória é enviada para a estação de controle que realiza análises de desempenho do robô. Para executar suas tarefas no modo autônomo, a programação do robô conta com um agente inteligente reativo, que detecta características do ambiente (obstáculos, final de paredes, etc.) e decide sobre qual atitude deve ser executada pelo robô, com objetivo de contornar os obstáculos e controlar a velocidade de suas rodas. Os problemas de erro odométrico e suas correções com base no uso de informações sensoriais externas são devidamente tratados. Técnicas de controle hierárquico do robô como um todo e controle em malha fechada da velocidade das rodas do robô são usadas. Os resultados mostraram que o robô móvel LOGBOT é capaz de navegar, com estabilidade e precisão, em ambientes internos no formato de um corredor (wall following).

Estudo e desenvolvimento de um protótipo para redução da interferência de modo comum usando balanceamento dinâmico de impedância aplicado em biosensores e sensores eletroresistivos

A interferência eletromagnética causada pela linha de energia elétrica afeta negativamente os sinais de instrumentos eletrônicos, especialmente aqueles com baixos níveis de amplitude. Este tipo de interferência é conhecida como interferência de modo comum. Existem muitos métodos e arquiteturas utilizadas para minimizar a influência deste fenômeno de interferência em instrumentos eletrônicos, o mais comum dos quais é a utilização de filtros rejeita banda. Este trabalho apresenta: a análise, desenvolvimento, protótipo e teste de uma nova arquitetura de filtro com característica reconfigurável para instrumentos biomédicos e medição de dados de fluxo em fluido de alta complexidade, com objetivo de reduzir a interferência de modo comum e preservar as componentes do sinal útil na mesma faixa de frequência do ruído, utilizando a técnica de equilíbrio dinâmico de impedância. Além disso, este trabalho pode ser usado em qualquer sistema de medição que também sofra interferência na frequência da linha de alimentação (50/60 Hz, no Brasil e na França, 60 Hz nos Estados Unidos da América). Os blocos de circuitos foram modelados matematicamente e a função de transferência global do circuito fechado foi gerada. Em seguida, o projeto foi descrito e simulado na língua VHDL_AMS e também em um software de simulação eletrônica, usando blocos de componentes discretos, com e sem realimentação. Após análise teórica dos resultados da simulação, um circuito protótipo foi construído e testado usando como entrada um sinal obtido a partir de eletrodos de ECG e Eletrodos Eletroresistivos. Os resultados experimentais do circuito condizem com os da simulação: uma redução de ruído de 98,7% foi obtida em simulações utilizando um sinal sinusoidal, e uma redução de 92% foi realizada utilizando eletrodos de ECG em testes experimentais. Os mesmos testes em eletrodos Eletroresistivos, obtendo o maior valor de 80,3% de redução (durante análise de 3 casos). Em ambos os casos, o sinal útil foi preservado. O método e a sua arquitetura pode ser aplicado para atenuar as interferências que ocorrem na mesma banda de frequência das componentes do sinal útil, preservando ao mesmo tempo estes sinais.

Comparação de métodos baseados em algoritmos genéticos para ajuste coordenado de estabilizadores de sistemas de potência

Essa dissertação de mestrado apresenta um estudo comparativo entre três metodologias baseadas em algoritmos genéticos para ajuste coordenado de estabilizadores de sistemas de potência (ESP). Os procedimentos de ajuste do ESP são formulados como um problema de otimização, a fim de: 1) maximizar o coeficiente de amortecimento mínimo do sistema em malha fechada; 2) maximizar o somatório de todos os coeficientes de amortecimento do sistema em malha fechada; e 3) deslocar os modos eletromecânicos poucos amortecidos ou mal amortecidos para uma zona pré-escrita no plano s. As três metodologias consideram um conjunto de condições de operacionais pré-especificadas. O sistema elétrico foi representado por equações no espaço de estado e as matrizes associadas com a modelagem foram obtidas por meio da versão acadêmica do programa PacDyn. As simulações foram realizadas usando o MATLAB. As metodologias foram aplicadas no conhecido sistema teste New England.

Regulação de tensão utilizando compensador série controlado a tiristores para sistemas de distribuição

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Digital controller design considering hardware constraints: application in a paraplegic patient

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

Controle de velocidade de um motor de indução trifásico usando técnicas de ajuste empírico para bancada de teste no laboratório de automação

This work aims to make the closed loop control of a three phase induction motor, through the integration of the following equipment: a frequency inverter, the actuator system; a programmable logic controller (PLC), the controller; an encoder, the velocity sensor, used as a feedback monitoring the control variable and the three-phase induction motor, the plant to be controlled. The control is performed using a Proportional - Integrative - Derivative (PID) approach. The PLC has a help instruction, which performs the auto adjustment of the controller, that instruction is used and confronted with other adjustment methods. There are several types of methods adjustments to the PID controllers, where the empirical methods are addressed in this work. The system is deployed at the Interface and Electro Electronic Control laboratory in the Universidade Estadual Paulista Júlio Mesquita Filho, Guaratinguetá, São Paulo, then, in the future, this work becomes an experiment to be conducted in the classroom, allowing undergraduate students to develop a greater affinity to the programs used by the PLC as well as studies of undergraduate and graduate works with the help of assembly made

Controlador PID utilizando microcontrolador PIC

This monograph proposes the implementation of a low cost PID controller utilizing a PIC microcontroller, and its application in a positioning system previously controlled by a dedicated integrated circuit for a positioning system. Applying the closed-loop PID control, the system instability was reduced, and its response was smoother, eliminating vibrations and mechanical wear compared to its response with the dedicated integrated circuit, which has a very limited control action. The actuator of the system is a DC motor, whose speed is controlled by the Pulse Width Modulation (PWM) technique, using a Full-Bridge circuit, allowing the shift of direction of rotation. The utilized microcontroller was the PIC16F684, which has an enhanced PWM module, with its analog converters used as reference and position feedback. The positioning sensor is a multiturn potentiometer coupled to the motor axis by gears. The possibility of programming the PID coefficients in the microcontroller, as well as the adjustment of the sampling rate, allows the implemented system achieving high level of versatility