Control robusto por modos deslizantes de orden superior aplicado a vehículos aéreos no tripulados.

Tesis (Doctor en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica) UANL, 2013.

Projeto de controle robusto para acomodação de falhas no módulo do helicóptero 3-DOF

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Detecção de falhas em sistemas incertos com atraso no sinal de controle

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

Control por modos deslizantes como estrategia de navegación en una flota de robots

En esta tesis se presenta el desarrollo de un esquema de cooperación entre vehículos terrestres (UGV) y aéreos (UAV) no tripulados, que sirve de base para conformar dos flotas de robots autónomos (denominadas FRACTAL y RoMA). Con el fin de comprobar, en diferentes escenarios y con diferente tareas, la validez de las estrategias de coordinación y cooperación propuestas en la tesis se utilizan los robots de la flota FRACTAL, que sirven como plataforma de prueba para tareas como el uso de vehículos aéreos y terrestres para apoyar labores de búsqueda y rescate en zonas de emergencia y la cooperación de una flota de robots para labores agrícolas. Se demuestra además, que el uso de la técnica de control no lineal conocida como Control por Modos Deslizantes puede ser aplicada no solo para conseguir la navegación autónoma individual de un robot aéreo o terrestre, sino también en tareas que requieren la navegación coordinada y sin colisiones de varios robots en un ambiente compartido. Para esto, se conceptualiza teóricamente el uso de la técnica de Control por Modos Deslizantes como estrategia de coordinación entre robots, extendiendo su aplicación a robots no-holonómicos en R2 y a robots aéreos en el espacio tridimensional. Después de dicha contextualización teórica, se analizan las condiciones necesarias para determinar la estabilidad del sistema multi-robot controlado y, finalmente, se comprueban las características de estabilidad y robustez ofrecidas por esta técnica de control. Tales comprobaciones se hacen simulando la navegación segura y eficiente de un grupo de UGVs para la detección de posibles riesgos ambientales, aprovechando la información aportada por un UAV. Para estas simulaciones se utilizan los modelos matemáticos de robots de la flota RoMA. Estas tareas coordinadas entre los robots se hacen posibles gracias a la efectividad, estabilidad y robustez de las estrategias de control que se desarrollan como núcleo fundamental de este trabajo de investigación. ABSTRACT This thesis presents the development of a cooperation scheme between unmanned ground (UGV) and aerial (UAV) vehicles. This scheme is the basis for forming two fleets of autonomous robots (called FRACTAL and RoMA). In order to assess, in different settings and on different tasks, the validity of the coordination and cooperation strategies proposed in the thesis, the FRACTAL fleet robots serves as a test bed for tasks like using coordinated aerial and ground vehicles to support search and rescue work in emergency scenarios or cooperation of a fleet of robots for agriculture. It is also shown that using the technique of nonlinear control known as Sliding Modes Control (SMC) can be applied not only for individual autonomous navigation of an aircraft or land robot, but also in tasks requiring the coordinated navigation of several robots, without collisions, in a shared environment. To this purpose, a strategy of coordination between robots using Sliding Mode Control technique is theoretically conceptualized, extending its application to non-holonomic robots in R2 and aerial robots in three-dimensional space. After this theoretical contextualization, the stability conditions of multi-robot system are analyzed, and finally, the stability and robustness characteristics are validated. Such validations are made with simulated experiments about the safe and efficient navigation of a group of UGV for the detection of possible environmental hazards, taking advantage of the information provided by a UAV. This simulations are made using mathematical models of RoMA fleet robots. These coordinated tasks of robots fleet are made possible thanks to the effectiveness, stability and robustness of the control strategies developed as core of this research.

Multicontroladores para melhoria da robustez e acomodação de falhas em sistemas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Detecção e acomodação de falhas em sistemas incertos com atraso no sinal de controle utilizando modo deslizante

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

Análise e proposição de estratégias de estimação e controle de velocidade para motores de indução trifásicos

This study presents a proposal of speed servomechanisms without the use of mechanical sensors (sensorless) using induction motors. A comparison is performed and propose techniques for pet rotor speed, analyzing performance in different conditions of speed and load. For the determination of control technique, initially, is performed an analysis of the technical literature of the main control and speed estimation used, with their characteristics and limitations. The proposed technique for servo sensorless speed induction motor uses indirect field-oriented control (IFOC), composed of four controllers of the proportional-integral type (PI): rotor flux controller, speed controller and current controllers in the direct and quadrature shaft. As the main focus of the work is in the speed control loop was implemented in Matlab the recursive least squares algorithm (RLS) for identification of mechanical parameters, such as moment of inertia and friction coefficient. Thus, the speed of outer loop controller gains can be self adjusted to compensate for any changes in the mechanical parameters. For speed estimation techniques are analyzed: MRAS by rotóricos fluxes MRAS by counter EMF, MRAS by instantaneous reactive power, slip, locked loop phase (PLL) and sliding mode. A proposition of estimation in sliding mode based on speed, which is performed a change in rotor flux observer structure is displayed. To evaluate the techniques are performed theoretical analyzes in Matlab simulation environment and experimental platform in electrical machinery drives. The DSP TMS320F28069 was used for experimental implementation of speed estimation techniques and check the performance of the same in a wide speed range, including load insertion. From this analysis is carried out to implement closed-loop control of sensorless speed IFOC structure. The results demonstrated the real possibility of replacing mechanical sensors for estimation techniques proposed and analyzed. Among these, the estimator based on PLL demonstrated the best performance in various conditions, while the technique based on sliding mode has good capacity estimation in steady state and robustness to parametric variations.

Estabilidade e robustez de um controlador adaptativo indireto por um modelo de referência e estrutura variável

In this thesis, it is developed the robustness and stability analysis of a variable structure model reference adaptive controller considering the presence of disturbances and unmodeled dynamics. The controller is applied to uncertain, monovariable, linear time-invariant plants with relative degree one, and its development is based on the indirect adaptive control. In the direct approach, well known in the literature, the switching laws are designed for the controller parameters. In the indirect one, they are designed for the plant parameters and, thus, the selection of the relays upper bounds becomes more intuitive, whereas they are related to physical parameters, which present uncertainties that can be known easier, such as resistances, capacitances, inertia moments and friction coefficients. Two versions for the controller algorithm with the stability analysis are presented. The global asymptotic stability with respect to a compact set is guaranteed for both cases. Simulation results under adverse operation conditions in order to verify the theoretical results and to show the performance and robustness of the proposed controller are showed. Moreover, for practical purposes, some simplifications on the original algorithm are developed

Análisis y Diseño de Algoritmos de Control Discreto de Sistemas MIMO Lineales y No Lineales Aplicando Técnicas de Control de Estructura Variable

Dentro de las técnicas de control de procesos no lineales, los controladores de estructura variable con modos deslizantes (VSC-SM en sus siglas en inglés) han demostrado ser una solución robusta, por lo cual han sido ampliamente estudiados en las cuatro últimas décadas. Desde los años ochenta se han presentado varios trabajos enfocados a especificar controladores VSC aplicados a sistemas de tiempo discreto (DVSC), siendo uno de los mayores intereses de análisis obtener las mismas prestaciones de robustez e invarianza de los controladores VSC-SM. El objetivo principal del trabajo de Tesis Doctoral consiste en estudiar, analizar y proponer unos esquemas de diseño de controladores DVSC en procesos multivariable tanto lineales como no lineales. De dicho estudio se propone una nueva filosofía de diseño de superficies deslizantes estables donde se han considerado aspectos hasta ahora no estudiados en el uso de DVSC-SM como son las limitaciones físicas de los actuadores y la dinámica deslizante no ideal. Lo más novedoso es 1) la propuesta de una nueva metodología de diseño de superficies deslizantes aplicadas a sistemas MIMO lineales y la extensión del mismo al caso de sistemas multivariables no lineales y 2) la definición de una nueva ley de alcance y de una ley de control robusta aplicada a sistemas MIMO, tanto lineales como no lineales, incluyendo un esquema de reducción de chattering. Finalmente, con el fin de ilustrar la eficiencia de los esquemas presentados, se incluyen ejemplos numéricos relacionados con el tema tratado en cada uno de los capítulos de la memoria. ABSTRACT Over the last four decades, variable structure controllers with sliding mode (VSC-SM) have been extensively studied, demonstrating to be a robust solution among robust nonlinear processes control techniques. Since the late 80s, several research works have been focused on the application of VSC controllers applied to discrete time or sampled data systems, which are known as DVSC-SM, where the most extensive source of analysis has been devoted to the robustness and invariance properties of VSC-SM controllers when applied to discrete systems. The main aim of this doctoral thesis work is to study, analyze and propose a design scheme of DVSC-SM controllers for lineal and nonlinear multivariable discrete time processes. For this purpose, a new design philosophy is proposed, where various design features have been considered that have not been analyzed in DVSC design approaches. Among them, the physical limitations and the nonideal dynamic sliding mode dynamics. The most innovative aspect is the inclusion of a new design methodology applied to lineal sliding surfaces MIMO systems and the extension to nonlinear multivariable systems, in addition to a new robust control law applied to lineal and nonlinear MIMO systems, including a chattering reduction scheme. Finally, to illustrate the efficiency of the proposed schemes, several numerical examples applied to lineal and nonlinear systems are included.

Estimativa de parâmetros técnicos da tecnologia de aplicação do glyphosate no controle de Brachiaria decumbens

A interação entre o diâmetro da mediana volumétrico (DMV), a densidade (DEN) e a cobertura (COB) proporcionada pelas gotas produzidas na pulverização, é pouco estudada e pode ter influência nas aplicações de herbicidas. Objetivou-se estimar parâmetros técnicos da tecnologia de aplicação do glyphosate no controle de Brachiaria decumbens analisando os fatores que constituem a pulverização. Os tratamentos constaram da aplicação de glyphosate em diferentes modos de operação de um pulverizador centrífugo, visando a obtenção de parâmetros da aplicação: cinco rotações do dispositivo pulverizador (105, 157, 210, 262 e 315 rad s-1) e seis velocidades de deslocamento (0,5; 1,0; 1,5; 3,0; 4,5; e 6,0 km h-1), obtendo-se trinta parâmentros. O herbicida foi aplicado aos 20 dias após a emergência (DAE). O pulverizador foi adaptado em barra equipada com motor elétrico e comando para controle da velocidade de deslocamento. Foram realizadas avaliações visuais e calculada a porcentagem de acúmulo de massa de matéria seca das plantas em relação às testemunhas, que não receberam herbicida. O ensaio foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com cinco repetições, e os dados analisados por meio de regressão múltipla. Foram obtidos controles superiores a 91%, quando o pulverizador foi utilizado de modo a proporcionar DMV de 327 mm e COB 2,51%, desde que a DEN fosse de 30 gotas cm-2. Os fatores que mais afetaram o controle de B. decumbens foram a cobertura e a densidade de gotas. A pulverização do glyphosate com menores DMV e COB e maiores DEN, proporcionou melhor controle das plantas.

Controle e coerção: a pedagogia do olhar na espacialidade do teatro e das organizações

Este ensaio aborda o tema da coerção e do controle, amplamente tratado no campo dos estudos críticos em Administração, privilegiando o espaço físico. Porém o faz numa perspectiva alternativa: toma a evolução histórica da espacialidade teatral e estabelece analogias com a espacialidade nas organizações. Para tanto, são analisados o anfiteatro grego, o teatro de Roma, os palcos medievais, o palco italiano e, adicionalmente, a sala de cinema. O objetivo é argumentar que no espaço físico controla-se, pedagogicamente, o olhar do indivíduo para que propósitos políticos, econômicos e culturais sejam realizados. Tal acontece tanto pelo emprego de modos coercitivos e diretos de controle quanto de modos normativos, mais sutis.

TEORIA INSTITUCIONAL E MODOS DE ENTRADA DE MULTINACIONAIS DE PAÍSES EMERGENTES

Este ensaio teórico busca analisar os espaços de contribuição da perspectiva institucional de análise para o entendimento das escolhas de modo de entrada de empresas multinacionais provenientes de países emergentes. Modos de entrada referem-se às decisões de grau de controle da subsidiária (subsidiária integral versus joint venture). Alguns autores propõem que o modo de entrada seria influenciado pelas três dimensões do ambiente institucional: distância regulatória, normativa e cultural-cognitiva entre o país hospedeiro e o país de origem da empresa investidora. A partir de ampla revisão bibliográfica, são identificados fatores relacionados aos três pilares do ambiente institucional e formuladas proposições para orientar estudos empíricos futuros sobre modos de entrada de multinacionais de países emergentes.

Avaliação da efetividade do controle da hipertensão arterial em unidade básica de saúde

Como parte integrante da avaliação de desempenho do Programa de Atenção à Saúde no Envelhecimento, desenvolvido em uma unidade básica de saúde, foi mensurada a efetividade da hipertensão arterial, segundo a redução dos níveis de pressão arterial em indivíduos hipertensos submetidos a ações programáticas para controle da doença, procurando identificar condições associadas com tal redução. Dos 396 pacientes portadores de hipertensão arterial sistêmica inscritos no Programa, no período de 01/01/92 a 30/06/93, foram considerados para esta avaliação 250 casos que apresentavam, além de níveis pressóricos elevados (PA ³ 160/95 mmHg) em atendimentos iniciais no serviço (anteriores à inscrição no programa), pelo menos duas consultas médicas no seguimento programático. As diferenças de níveis pressóricos entre as medidas realizadas nas consultas anteriores ao início do atendimento programático, e as realizadas a partir do início destes atendimentos foram analisadas segundo o nível pressórico inicial, idade, sexo, diagnósticos na inscrição e faltas ao agendamento programático. Obteve-se redução na pressão arterial diastólica (PAD) de 5 mmHg ou mais, e/ou redução de 10 mmHg ou mais na pressão arterial sistólica (PAS) em l97 (78,8%) pacientes. A média da redução da PAD foi 8,8 mmHg (d.p. = 11,4), e da PAS foi 17,7 mmHg (d.p. = 18,6). Resultados de diversos estudos epidemiológicos permitem inferir redução do risco de mortalidade por doença cardiovascular em proporção considerável de indivíduos inscritos no Programa. Em 111 (44,4%) indivíduos ocorreu normalização da pressão aos níveis preconizados pelo Programa. A análise por meio de regressão linear múltipla demonstrou que, entre as variáveis estudadas, a pressão inicial e a percentagem de faltas no seguimento programático estiveram associadas de modo independente com a redução da PAS e da PAD. A idade esteve associada independentemente apenas com a redução da PAS. A participação da idade e da percentagem de faltas no seguimento programático revelam que o resultado final do trabalho programático não é insensível aos diferentes modos com que as pessoas assumem o cuidado com a própria saúde.

Aconselhamento sobre modos saudáveis de vida na Atenção Primária e práticas alimentares dos usuários

Trata-se de estudo seccional para verificar a realização de aconselhamento sobre modos saudáveis de vida por profissionais de saúde e sua associação com a adoção de práticas alimentares saudáveis em serviço de Atenção Primária à Saúde. Participaram 417 usuários, a maioria mulheres (78,9%), com mediana de idade de 39 anos, elevada prevalência de excesso de peso (59,1%) e inadequações alimentares importantes, contrastando com a baixa frequência de aconselhamento (40,8%). Mas, ainda assim, os usuários aconselhados apresentaram maior adequação no consumo de balas/goma de mascar (p=0,031), refrigerante comum (p=0,036), salgados (p=0,037), temperos industrializados (p=0,005) e ovos (p=0,010). A adoção de práticas alimentares saudáveis foi mais frequente entre os mais velhos e as mulheres (p<0,05). Apesar da importância de aconselhamento frente ao perfil alimentar e de saúde identificado, este foi pouco frequente, sugerindo a necessidade de maior atuação dos profissionais de saúde, visando à prevenção, ao controle de agravos e à promoção da saúde.

Influência da poda de renovação e controle da ferrugem nas reservas de carboidratos e produção de pessegueiro precoce

Este trabalho objetivou verificar a influência da poda de renovação e controle da ferrugem nas reservas de carboidratos não-estruturados em ramos e raízes do pessegueiro cultivar Flordaprince, bem como o possível efeito na produção e qualidade dos frutos. O trabalho foi conduzido no Departamento de Produção Vegetal da ESALQ-USP, em Piracicaba. O delineamento experimental utilizado foi em sete blocos ao acaso, constando de três tratamentos, sendo cada parcela constituída de quatro plantas. O tratamento 1 consistiu na realização da poda de renovação que foi executada 45 dias após a colheita, no mês de outubro de 2003. No tratamento 2, não se realizou a poda de renovação, e foi feito o controle da ferrugem. No tratamento 3, não foi realizada a poda de renovação, tampouco o controle da ferrugem, ocasionando desfolha antecipada. Os dados foram submetidos às análises de variância e à comparação das médias, pelo teste de Tukey. O espaçamento utilizado foi de 3,0 por 1,2 m, correspondendo a 2.777 plantas ha-1. As plantas foram conduzidas em sistema de líder central e receberam as práticas culturais normalmente utilizadas. Foram coletadas amostras de raízes e ramos que foram secos, moídos e submetidos à análise de laboratório para verificação dos teores de carboidratos não-estruturados. Ocorre flutuação na concentração de carboidratos solúveis nas raízes e nos ramos de acordo com a época da coleta, sendo que os teores de carboidratos solúveis nas raízes são sempre superiores àqueles encontrados nos ramos. O tratamento 2 apresentou maior produção de frutos e maior número de frutos por planta. Não houve efeito dos tratamentos nos aspectos qualitativos dos frutos, como diâmetro, comprimento, coloração e teor de sólidos solúveis.