Controladores fuzzy aplicados ao conversor de geradores de indução duplamente excitados em sistemas eólicos integrados a sistemas de potência

Este artigo apresenta novas estratégias de controle fuzzy aplicadas ao conversor estático interligado ao rotor dos geradores de indução duplamente excitados (DFIG), em esquemas eólicos de velocidade variável, integrados a redes elétricas reais. As estratégias de controle propostas são do tipo fuzzy "look-up-table" com supervisão. O desempenho de tais reguladores, baseados em inteligência computacional, é comparado com o obtido com controladores PI's a parâmetros fixos, na ocorrência de faltas no sistema elétrico de potência. Esses controladores fuzzy são destinados a garantir a continuidade da operação dos conversores, e melhorar o desempenho transitório do sistema, em relação aos controladores convencionais. Os resultados apresentados confirmam a eficácia das estratégias de controle adotadas. O modelo físico dos aerogeradores, consistindo de um grande número de turbinas eólicas, foi implementado através de uma ferramenta de simulação dinâmica, desenvolvida no ambiente computacional MATLABTM.

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.

Speed Neuro-fuzzy Estimator Applied To Sensorless Induction Motor Control

This work proposes the development of an Adaptive Neuro-fuzzy Inference System (ANFIS) estimator applied to speed control in a three-phase induction motor sensorless drive. Usually, ANFIS is used to replace the traditional PI controller in induction motor drives. The evaluation of the estimation capability of the ANFIS in a sensorless drive is one of the contributions of this work. The ANFIS speed estimator is validated in a magnetizing flux oriented control scheme, consisting in one more contribution. As an open-loop estimator, it is applied to moderate performance drives and it is not the proposal of this work to solve the low and zero speed estimation problems. Simulations to evaluate the performance of the estimator considering the vector drive system were done from the Matlab/Simulink(R) software. To determine the benefits of the proposed model, a practical system was implemented using a voltage source inverter (VSI) to drive the motor and the vector control including the ANFIS estimator, which is carried out by the Real Time Toolbox from Matlab/Simulink(R) software and a data acquisition card from National Instruments.

La matematica fuzzy nell'ingegneria dei materiali. Applicazioni alla durevolezza e alla conservazione dei materiali in opera nei siti archeologici

La ricerca presentata è un’ampia esplorazione delle possibili applicazioni di concetti, metodi e procedure della Fuzzy Logic all’Ingegneria dei Materiali. Tale nuovo approccio è giustificato dalla inadeguatezza dei risultati conseguiti con i soli metodi tradizionali riguardo alla reologia ed alla durabilità, all’utilizzo di dati di laboratorio nella progettazione e alla necessità di usare un linguaggio (informatizzabile) che consenta una valutazione congiunta degli aspetti tecnici, culturali, economici, paesaggistici della progettazione. – In particolare, la Fuzzy Logic permette di affrontare in modo razionale l’aleatorietà delle variabili e dei dati che, nel settore specifico dei materiali in opera nel costruito dei Beni Culturali, non possono essere trattati con i metodi statistici ordinari. – La scelta di concentrare l’attenzione su materiali e strutture in opera in siti archeologici discende non solo dall’interesse culturale ed economico connesso ai sempre più numerosi interventi in questo nuovo settore di pertinenza dell’Ingegneria dei Materiali, ma anche dal fatto che, in tali contesti, i termini della rappresentatività dei campionamenti, della complessità delle interazioni tra le variabili (fisiche e non), del tempo e quindi della durabilità sono evidenti ed esasperati. – Nell’ambito di questa ricerca si è anche condotto un ampio lavoro sperimentale di laboratorio per l’acquisizione dei dati utilizzati nelle procedure di modellazione fuzzy (fuzzy modeling). In tali situazioni si è operato secondo protocolli sperimentali standard: acquisizione della composizione mineralogica tramite diffrazione di raggi X (XRD), definizione della tessitura microstrutturale con osservazioni microscopiche (OM, SEM) e porosimetria tramite intrusione forzata di mercurio (MIP), determinazioni fisiche quali la velocità di propagazione degli ultrasuoni e rotoviscosimetria, misure tecnologiche di resistenza meccanica a compressione uniassiale, lavorabilità, ecc. – Nell’elaborazione dei dati e nella modellazione in termini fuzzy, la ricerca è articolata su tre livelli: a. quello dei singoli fenomeni chimico-fisici, di natura complessa, che non hanno trovato, a tutt’oggi, una trattazione soddisfacente e di generale consenso; le applicazioni riguardano la reologia delle dispersioni ad alto tenore di solido in acqua (calci, cementi, malte, calcestruzzi SCC), la correlazione della resistenza a compressione, la gelività dei materiali porosi ed alcuni aspetti della durabilità del calcestruzzo armato; b. quello della modellazione della durabilità dei materiali alla scala del sito archeologico; le applicazioni presentate riguardano i centri di cultura nuragica di Su Monte-Sorradile, GennaMaria-Villanovaforru e Is Paras-Isili; c. quello della scelta strategica costituita dalla selezione del miglior progetto di conservazione considerando gli aspetti connessi all’Ingegneria dei Materiali congiuntamente a quelli culturali, paesaggistici ed economici; le applicazioni hanno riguardato due importanti monumenti (Anfiteatro e Terme a Mare) del sito Romano di Nora-Pula.

Analisi congiunturale e strutturale delle economie regionali: un approccio "fuzzy" alla specializzazione produttiva

Nel 2009 l'Italia attraversa la più grande crisi economica del secondo dopoguerra. Lo studio di ciò che accade, attraverso uno sguardo attento alle principali variabili congiunturali prodotte nel paese, è fondamentale per capire quali sono state le cause che hanno portato a questa situazione e per dare la possibilità  ai policy maker di limitarne gli effetti in futuro. Ma l'Italia non è un territorio dalle caratteristiche monolitiche, è un aggregato di parti molto diverse fra loro. Analizzando il territorio italiano come insieme delle sue parti, osserveremo le medesime condizioni economiche ripetersi in ogni territorio del paese? L'esperienza ci suggerisce di no. La tesi vuole evidenziare come e quanto la struttura caratteristica del tessuto produttivo regionale è responsabile anche della performance economica. La tesi è quindi caratterizzata da due parti. Da un lato si è cercato di analizzare quali siano le differenze nei cicli economici regionali, dall'altro, attraverso l'utilizzo di un sistema di valutazione "fuzzy", si è cercato di ricostruire la natura strutturale delle regioni, al fine di determinare quali siano le specializzazioni che ogni territorio è in grado di mettere in campo. La tesi si conclude con un'analisi comparativa degli indici di dissimilarità  tra cicli regionali e nazionale e i livelli sintetici di specializzazione, si è verificato che esiste una relazione forte che lega le caratteristiche strutturali delle regioni alle distanze tra i loro cicli, dimostrando quindi la tesi che struttura regionale e performance economica siano strettamente interconnesse.

Sviluppo di un approccio congiunto fuzzy-Bayesiano per l'analisi e la modellizzazione degli ecosistemi: applicazione ad ecosistemi marini costieri.

Nell’attuale contesto di aumento degli impatti antropici e di “Global Climate Change” emerge la necessità di comprenderne i possibili effetti di questi sugli ecosistemi inquadrati come fruitori di servizi e funzioni imprescindibili sui quali si basano intere tessiture economiche e sociali. Lo studio previsionale degli ecosistemi si scontra con l’elevata complessità di questi ultimi in luogo di una altrettanto elevata scarsità di osservazioni integrate. L’approccio modellistico appare il più adatto all’analisi delle dinamiche complesse degli ecosistemi ed alla contestualizzazione complessa di risultati sperimentali ed osservazioni empiriche. L’approccio riduzionista-deterministico solitamente utilizzato nell’implementazione di modelli non si è però sin qui dimostrato in grado di raggiungere i livelli di complessità più elevati all’interno della struttura eco sistemica. La componente che meglio descrive la complessità ecosistemica è quella biotica in virtù dell’elevata dipendenza dalle altre componenti e dalle loro interazioni. In questo lavoro di tesi viene proposto un approccio modellistico stocastico basato sull’utilizzo di un compilatore naive Bayes operante in ambiente fuzzy. L’utilizzo congiunto di logica fuzzy e approccio naive Bayes è utile al processa mento del livello di complessità e conseguentemente incertezza insito negli ecosistemi. I modelli generativi ottenuti, chiamati Fuzzy Bayesian Ecological Model(FBEM) appaiono in grado di modellizare gli stati eco sistemici in funzione dell’ elevato numero di interazioni che entrano in gioco nella determinazione degli stati degli ecosistemi. Modelli FBEM sono stati utilizzati per comprendere il rischio ambientale per habitat intertidale di spiagge sabbiose in caso di eventi di flooding costiero previsti nell’arco di tempo 2010-2100. L’applicazione è stata effettuata all’interno del progetto EU “Theseus” per il quale i modelli FBEM sono stati utilizzati anche per una simulazione a lungo termine e per il calcolo dei tipping point specifici dell’habitat secondo eventi di flooding di diversa intensità.

Pond head level control in a run-of-river hydro power plant using fuzzy controller

The run-of-river hydro power plant usually have low or nil water storage capacity, and therefore an adequate control strategy is required to keep the water level constant in pond. This paper presents a novel technique based on TSK fuzzy controller to maintain the pond head constant. The performance is investigated over a wide range of hill curve of hydro turbine. The results are compared with PI controller as discussed in [1].

A fuzzy reed-frost model for epidemic spreading

In this paper, we present a fuzzy approach to the Reed-Frost model for epidemic spreading taking into account uncertainties in the diagnostic of the infection. The heterogeneities in the infected group is based on the clinical signals of the individuals (symptoms, laboratorial exams, medical findings, etc.), which are incorporated into the dynamic of the epidemic. The infectivity level is time-varying and the classification of the individuals is performed through fuzzy relations. Simulations considering a real problem with data of the viral epidemic in a children daycare are performed and the results are compared with a stochastic Reed-Frost generalization

Nuclear incoherent photoproduction of pi(0) and eta from 4 to 12 GeV

The mechanism of incoherent pi(0) and eta photoproduction from complex nuclei is investigated from 4 to 12 GeV with an extended version of the multicollisional Monte Carlo (MCMC) intranuclear cascade model. The calculations take into account the elementary photoproduction amplitudes via a Regge model and the nuclear effects of photon shadowing, Pauli blocking, and meson-nucleus final-state interactions. The results for pi(0) photoproduction reproduced for the first time the magnitude and energy dependence of the measured rations sigma(gamma A)/sigma(gamma N) for several nuclei (Be, C, Al, Cu, Ag, and Pb) from a Cornell experiment. The results for eta photoproduction fitted the inelastic background in Cornell's yields remarkably well, which is clearly not isotropic as previously considered in Cornell's analysis. With this constraint for the background, the eta -> gamma gamma. decay width was extracted using the Primakoff method, combining Be and Cu data [Gamma(eta ->gamma gamma) = 0.476(62) keV] and using Be data only [Gamma(eta ->gamma gamma) = 0.512(90) keV]; where the errors are only statistical. These results are in sharp contrast (similar to 50-60%) with the value reported by the Cornell group [Gamma(eta ->gamma gamma). = 0.324(46) keV] and in line with the Particle Data Group average of 0.510(26) keV.

Detailed study of the K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) Dalitz plot

Using a sample of 68.3x10(6) K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) decays collected in 1996-1999 by the KTeV (E832) experiment at Fermilab, we present a detailed study of the K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) Dalitz plot density. We report the first observation of interference from K(L)->pi(+)pi(-)pi(0) decays in which pi(+)pi(-) rescatters to pi(0)pi(0) in a final-state interaction. This rescattering effect is described by the Cabibbo-Isidori model, and it depends on the difference in pion scattering lengths between the isospin I=0 and I=2 states, a(0)-a(2). Using the Cabibbo-Isidori model, and fixing (a(0)-a(2))m(pi)(+)=0.268 +/- 0.017 as measured by the CERN-NA48 collaboration, we present the first measurement of the K(L)->pi(0)pi(0)pi(0) quadratic slope parameter that accounts for the rescattering effect: h(000)=(+0.59 +/- 0.20(stat)+/- 0.48(syst)+/- 1.06(ext))x10(-3), where the uncertainties are from data statistics, KTeV systematic errors, and external systematic errors. Fitting for both h(000) and a(0)-a(2), we find h(000)=(-2.09 +/- 0.62(stat)+/- 0.72(syst)+/- 0.28(ext))x10(-3), and m(pi)(+)(a(0)-a(2))=0.215 +/- 0.014(stat)+/- 0.025(syst)+/- 0.006(ext); our value for a(0)-a(2) is consistent with that from NA48.

Search for the rare decay K(L)->pi(0)pi(0)gamma

The KTeV E799 experiment has conducted a search for the rare decay K(L)->pi(0)pi(0)gamma via the topology K(L)->pi(0)pi(0)(D)gamma (where pi(0)(D)->gamma e(+)e(-)). Because of Bose statistics of the pi(0) pair and the real nature of the photon, the K(L)->pi(0)pi(0)gamma decay is restricted to proceed at lowest order by the CP conserving direct emission (DE) of an E2 electric quadrupole photon. The rate of this decay is interesting theoretically since chiral perturbation theory predicts that this process vanishes at level O(p(4)). Therefore, this mode probes chiral perturbation theory at O(p(6)). In this paper we report a determination of an upper limit of 2.43x10(-7) (90% CL) for K(L)->pi(0)pi(0)gamma. This is approximately a factor of 20 lower than previous results.

Final results from the KTeV experiment on the decay KL ->pi(0)gamma gamma

We report on a new measurement of the branching ratio B(K(L) -> pi(0)gamma gamma) using the KTeV detector. We reconstruct 1982 events with an estimated background of 608, that results in B(K(L) -> pi(0)gamma gamma)=(1.29 +/- 0.03(stat) +/- 0.05(syst)) x 10(-6). We also measure the parameter, a(V), which characterizes the strength of vector meson exchange terms in this decay. We find a(V) = -0.31 +/- 0.05(stat) +/- 0.07(syst). These results utilize the full KTeV data set collected from 1997 to 2000 and supersede earlier KTeV measurements of the branching ratio and a(V).

Cross section and double helicity asymmetry for eta mesons and their comparison to pi(0) production in p plus p collisions at root s=200 GeV

Measurements of double-helicity asymmetries in inclusive hadron production in polarized p + p collisions are sensitive to helicity-dependent parton distribution functions, in particular, to the gluon helicity distribution, Delta g. This study focuses on the extraction of the double-helicity asymmetry in eta production ((p) over right arrow + (p) over right arrow -> eta + X), the eta cross section, and the eta/pi(0) cross section ratio. The cross section and ratio measurements provide essential input for the extraction of fragmentation functions that are needed to access the helicity-dependent parton distribution functions.

High p(T) direct photon and pi(0) triggered azimuthal jet correlations and measurement of k(T) for isolated direct photons in p plus p collisions at root s=200 GeV

Correlations of charged hadrons of 1< p(T) < 10 Gev/c with high pT direct photons and pi(0) mesons in the range 5< p(T) < 15 Gev/c are used to study jet fragmentation in the gamma + jet and dijet channels, respectively. The magnitude of the partonic transverse momentum, k(T), is obtained by comparing to a model incorporating a Gaussian kT smearing. The sensitivity of the associated charged hadron spectra to the underlying fragmentation function is tested and the data are compared to calculations using recent global fit results. The shape of the direct photon-associated hadron spectrum as well as its charge asymmetry are found to be consistent with a sample dominated by quark-gluon Compton scattering. No significant evidence of fragmentation photon correlated production is observed within experimental uncertainties.

Azimuthal Anisotropy of pi(0) Production in Au plus Au Collisions at root s(NN)=200 GeV: Path-Length Dependence of Jet Quenching and the Role of Initial Geometry

We have measured the azimuthal anisotropy of pi(0) production for 1 < p(T) < 18 GeV/c for Au + Au collisions at root s(NN) = 200 GeV. The observed anisotropy shows a gradual decrease for 3 less than or similar to p(T) less than or similar to 7-10 GeV/c, but remains positive beyond 10 GeV/c. The magnitude of this anisotropy is underpredicted, up to at least similar to 10 GeV/c, by current perturbative QCD (PQCD) energy-loss model calculations. An estimate of the increase in anisotropy expected from initial-geometry modification due to gluon saturation effects and fluctuations is insufficient to account for this discrepancy. Calculations that implement a path-length dependence steeper than what is implied by current PQCD energy-loss models show reasonable agreement with the data.