Identificação dos parâmetros modais utilizando apenas as respostas da estrutura: identificação no domínio do tempo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Controle ativo de vibrações e localização ótima de sensores e atuadores piezelétricos

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

Modelagem da paisagem orientada ao processo decisório da gestão socioambiental na bacia hidrográfica do rio Manso (MT)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Técnica de projeto de controlador fuzzy aplicada ao acionamento vetorial de motor de indução

Este trabalho investiga uma estratégia de controle fuzzy Takagi-Sugeno aplicada ao controle de velocidade do motor de indução. A estratégia implementa uma interpolação ponderada entre um conjunto de controladores locais previamente projetados. Ao ocorrer variações nas condições operacionais do motor de indução, os ganhos da lei de controle são ajustados automaticamente, de modo a manter satisfatório o desempenho do sistema de controle. Para o projeto do controlador fuzzy a representação em espaço de estados da planta foi considerada sob a forma de um sistema aumentado, incluindo-se uma nova variável de estado que, nesse caso, foi selecionada como sendo a integral do erro de velocidade. Tal formulação permitiu o projeto de controladores locais com a estrutura PI, através de realimentação completa de estados, com posicionamento de pólos. Como variáveis de operação para o chaveamento fuzzy dos controladores locais, foram selecionados as variáveis velocidade angular do rotor e a componente da corrente de estator responsável pelo torque elétrico do motor. Em seguida, a estabilidade do controlador fuzzy Takagi- Sugeno projetado foi comprovada através do critério de Lyapunov, para isso o problema de estabilidade foi escrito na forma de LMIs. O desempenho do controlador fuzzy Takagi-Sugeno foi avaliado através de estudos de simulação, e seus resultados comparados ao desempenho de um controlador PI convencional, para a regulação da velocidade do rotor. Os resultados obtidos nas simulações mostram que o emprego da estratégia proposta torna o sistema mais robusto a variações paramétricas no sistema de acionamento.

Programa computacional com interface gráfica para identificação estocástica de parâmetros modais de estruturas civis: aplicação em pontes e torres de linha de transmissão

O interesse no comportamento dinâmico de estruturas metálicas vem crescendo nas últimas décadas no Brasil, em decorrência de acidentes com colapso total de algumas estruturas devido às vibrações ambientes em diversas regiões do país. Na região amazônica, por exemplo, onde esse tipo de estrutura deve vencer obstáculos como florestas e rios de grande largura, casos de colapso total de estruturas metálicas também são relatados. O foco principal dessa dissertação é o estudo do comportamento modal de estruturas metálicas submetidas às vibrações ambientes cuja magnitude das forças de excitação é desconhecida. Dois estudos de caso são apresentados: no primeiro deles, o comportamento modal de uma torre de linha de transmissão de energia elétrica é investigado; e no segundo caso, tanto o comportamento modal como os níveis de desconforto de uma ponte são estudados. Os estudos realizados neste último caso visam avaliar os níveis de desconforto da ponte quando submetida às excitações ambientes como rajadas de vento e o tráfego de veículo de acordo a norma brasileira NBR 8800 (1986). Em ambos os estudos de caso foram realizadas análises experimentais e computacionais. Na etapa experimental, ambas as estruturas foram monitoradas com emprego de um conjunto de acelerômetros de baixa freqüência e também de um sistema de aquisição apropriados para ensaios de vibração de estruturas civis. Como é muito difícil medir a magnitude das forças de excitação ambientes, foram utilizados os métodos de identificação estocásticos SSI-DATA e SSI-COV para extração de parâmetros modais de estruturas civis a partir somente dos dados de resposta coletados nos ensaios de vibração. Entre as atividades desenvolvidas nessa etapa, destaca-se a criação de um programa computacional com recursos do Graphical User Interface (GUI) da plataforma Matlab®, destinado à identificação modal de estruturas civis com o emprego dos referidos métodos estocásticos. Esse programa é constituído de três módulos: o primeiro é destinado ao processamento e tratamento dos sinais coletados nos ensaios de vibração; o segundo é utilizado para adicionar as informações do posicionamento dos acelerômetros utilizados nos arquivos dos sinais de resposta; e o terceiro e último módulo é destinado à identificação a partir dos arquivos de dados de resposta processados nos dois primeiros módulos. Na etapa das análises teóricas, foram criados modelos numéricos utilizando o método dos elementos finitos para simular o comportamento dinâmico das estruturas analisadas. Comparando os resultados obtidos em ambas as etapas de análise, verifica-se que resultados experimentais e teóricos apresentaram parâmetros bastante próximos entre si nos primeiros modos de vibração. Os resultados experimentais mostraram que ambos os métodos estocásticos foram muito eficientes na identificação das estruturas ensaiadas.

Acionamento vetorial por controlador fuzzy modo deslizante de motor de indução

Este trabalho estuda a técnica de acionamento vetorial aplicado ao motor de indução trifásico (MIT), utilizando como estratégia de controle a combinação de controle fuzzy com controladores chaveados do tipo modo deslizante, em uma configuração aqui denominada de Controlador Fuzzy Modo Deslizante (FSMC – Do inglês: Fuzzy Sliding Mode Control). Um modelo dinâmico do MIT é desenvolvido em variáveis ‘d-q’ o que conduziu a um modelo eletromecânico em espaço de estados que exibe fortes não linearidades. A este modelo são aplicadas as condições de controle vetorial que permitem desacoplar o torque e o fluxo no MIT, de maneira que o seu comportamento dinâmico se assemelha àquele verificado em uma máquina de corrente contínua. Nesta condição, são implementados controladores do tipo proporcional e integral (PI) às malhas de controle de corrente e velocidade do motor, e são realizadas simulações computacionais para o rastreamento de velocidade e perturbação de carga, o que levam a resultados satisfatórios do ponto de vista dinâmico. Visando investigar o desempenho das estratégias não lineares nesta abordagem é apresentado o estudo da técnica de controle a estrutura chaveada do tipo modo deslizante. Um controlador modo deslizante convencional é implementado, onde se verifica que, a despeito do excelente desempenho dinâmico a ocorrência do fenômeno do “chettering” inviabiliza a aplicação desta estratégia em testes reais. Assim, é proposta a estratégia de controle FSMC, buscando associar o bom resultado dinâmico obtido com o controlador modo deslizante e a supressão do fenômeno do chettering, o que se atinge pela definição de uma camada de chaveamento do tipo Fuzzy. O controlador FSMC proposto é submetido aos mesmos testes computacionais que o controlador PI, conduzindo a resultados superiores a este último no transitório da resposta dinâmica, porém com a presença de erro em regime permanente. Para atacar este problema é implementada uma combinação Fuzzy das estratégias FSMC com a ação de controle PI, onde o primeiro busca atuar em regiões afastadas da superfície de chaveamento e o segundo busca introduzir o efeito da ação integral próximo à superfície. Os resultados obtidos mostram a viabilidade da estratégia em acionamento de velocidade variável que exigem elevado desempenho dinâmico.

Indicadores socioambientais em um modelo de representação espacial para o Estado de São Paulo

Pós-graduação em Geografia - FCT

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.

Modified routine for decreasing numeric oscillations at associations of lumped elements

Some changes in the application of the numeric trapezoidal integration are analyzed for applications considering pi circuits. It is considered numeric and computational proceedings for improving the numeric results obtained with associations of pi circuits. In numeric integration solutions of the linear systems, it is common to represent these associations of pi circuits by only one matrix. This representation introduces undesirable numeric oscillations in simulations of the dynamics of wave propagation in electrical systems. The proposed changes improve the results of application of cascades of pi circuits associated to the trapezoidal integration, avoiding that the numerical oscillations, or Gibb's oscillations, have high values and are slowly damped. For the carried out simulations, different number of pi circuits and voltage sources are checked, confirming the reduction of the influence of the numeric oscillations on the obtained results. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Métodos de identificação e redução de modelos para atenuação de vibrações em estruturas inteligentes

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Modelagem e simulação de transferência de calor em leito de partículas estacionárias sujeito a agitação intermitente

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efficient Kernel Computation for Volterra Filter Structure Evaluation

Despite their generality, conventional Volterra filters are inadequate for some applications, due to the huge number of parameters that may be needed for accurate modelling. When a state-space model of the target system is known, this can be assessed by computing its kernels, which also provides valuable information for choosing an adequate alternate Volterra filter structure, if necessary, and is useful for validating parameter estimation procedures. In this letter, we derive expressions for the kernels by using the Carleman bilinearization method, for which an efficient algorithm is given. Simulation results are presented, which confirm the usefulness of the proposed approach.

Average control of Markov decision processes with Feller transition probabilities and general action spaces

This paper studies the average control problem of discrete-time Markov Decision Processes (MDPs for short) with general state space, Feller transition probabilities, and possibly non-compact control constraint sets A(x). Two hypotheses are considered: either the cost function c is strictly unbounded or the multifunctions A(r)(x) = {a is an element of A(x) : c(x, a) <= r} are upper-semicontinuous and compact-valued for each real r. For these two cases we provide new results for the existence of a solution to the average-cost optimality equality and inequality using the vanishing discount approach. We also study the convergence of the policy iteration approach under these conditions. It should be pointed out that we do not make any assumptions regarding the convergence and the continuity of the limit function generated by the sequence of relative difference of the alpha-discounted value functions and the Poisson equations as often encountered in the literature. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Closed-loop stable model predictive control of integrating systems with dead time

Model predictive control (MPC) applications in the process industry usually deal with process systems that show time delays (dead times) between the system inputs and outputs. Also, in many industrial applications of MPC, integrating outputs resulting from liquid level control or recycle streams need to be considered as controlled outputs. Conventional MPC packages can be applied to time-delay systems but stability of the closed loop system will depend on the tuning parameters of the controller and cannot be guaranteed even in the nominal case. In this work, a state space model based on the analytical step response model is extended to the case of integrating time systems with time delays. This model is applied to the development of two versions of a nominally stable MPC, which is designed to the practical scenario in which one has targets for some of the inputs and/or outputs that may be unreachable and zone control (or interval tracking) for the remaining outputs. The controller is tested through simulation of a multivariable industrial reactor system. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The dark side of the board: advances in chess Kriegspiel

While imperfect information games are an excellent model of real-world problems and tasks, they are often difficult for computer programs to play at a high level of proficiency, especially if they involve major uncertainty and a very large state space. Kriegspiel, a variant of chess making it similar to a wargame, is a perfect example: while the game was studied for decades from a game-theoretical viewpoint, it was only very recently that the first practical algorithms for playing it began to appear. This thesis presents, documents and tests a multi-sided effort towards making a strong Kriegspiel player, using heuristic searching, retrograde analysis and Monte Carlo tree search algorithms to achieve increasingly higher levels of play. The resulting program is currently the strongest computer player in the world and plays at an above-average human level.