Discrete-time sliding mode control of input-delay systems applied on a power generation system

This paper presents two discrete sliding mode control (SMC) design. The first one is a discrete-time SMC design that doesn't take into account the time-delay. The second one is a discrete-time SMC design, which takes in consideration the time-delay. The proposed techniques aim at the accomplishment simplicity and robustness for an uncertainty class. Simulations results are shown and the effectiveness of the used techniques is analyzed. © 2006 IEEE.

Sliding Mode Control for Active Suspension System with Data Acquisition Delay

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Discrete-time sliding mode control for uncertain networked system subject to time delay

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Generic wind estimation and compensation based on residual generators and higher-order sliding mode schemes

This master thesis proposes a solution to the approach problem in case of unknown severe microburst wind shear for a fixed-wing aircraft, accounting for both longitudinal and lateral dynamics. The adaptive controller design for wind rejection is also addressed, exploiting the wind estimation provided by suitable estimators. It is able to successfully complete the final approach phase even in presence of wind shear, and at the same time aerodynamic envelope protection is retained. The adaptive controller for wind compensation has been designed by a backstepping approach and feedback linearization for time-varying systems. The wind shear components have been estimated by higher-order sliding mode schemes. At the end of this work the results are provided, an autonomous final approach in presence of microburst is discussed, performances are analyzed, and estimation of the microburst characteristics from telemetry data is examined.

Sliding Modes for the Simulation of Mechanical and Electrical Systems Defined by Differential-Algebraic Equations

We offer a technique, motivated by feedback control and specifically sliding mode control, for the simulation of differential-algebraic equations (DAEs) that describe common engineering systems such as constrained multibody mechanical structures and electric networks. Our algorithm exploits the basic results from sliding mode control theory to establish a simulation environment that then requires only the most primitive of numerical solvers. We circumvent the most important requisite for the conventionalsimulation of DAEs: the calculation of a set of consistent initial conditions. Our algorithm, which relies on the enforcement and occurrence of sliding mode, will ensure that the algebraic equation is satisfied by the dynamic system even for inconsistent initial conditions and for all time thereafter. [DOI:10.1115/1.4001904]

Controle por modo deslizante para sistemas não-lineares com atraso.

Nesta Dissertação são propostos dois esquemas de controle para sistemas não-lineares com atraso. No primeiro, o objetivo é controlar uma classe de sistemas incertos multivariáveis, de grau relativo unitário, com perturbações não-lineares descasadas dependentes do estado, e com atraso incerto e variante no tempo em relação ao estado. No segundo, deseja-se controlar uma classe de sistemas monovariáveis, com parâmetros conhecidos, grau relativo arbitrário, atraso arbitrário conhecido e constante na saída. Admitindo-se que o atraso na entrada pode ser deslocado para a saída, então, o segundo esquema de controle pode ser aplicado a sistemas com atraso na entrada. Os controladores desenvolvidos são baseados no controle por modo deslizante e realimentação de saída, com função de modulação para a amplitude do sinal de controle. Além disso, observadores estimam as variáveis de estado não-medidas. Em ambos os esquemas de controle propostos, garante-se propriedades de estabilidade globais do sistema em malha fechada. Simulações ilustram a eficácia dos controladores desenvolvidos.

Robust Sliding Control of SEIR Epidemic Models

This paper is aimed at designing a robust vaccination strategy capable of eradicating an infectious disease from a population regardless of the potential uncertainty in the parameters defining the disease. For this purpose, a control theoretic approach based on a sliding-mode control law is used. Initially, the controller is designed assuming certain knowledge of an upper-bound of the uncertainty signal. Afterwards, this condition is removed while an adaptive sliding control system is designed. The closed-loop properties are proved mathematically in the nonadaptive and adaptive cases. Furthermore, the usual sign function appearing in the sliding-mode control is substituted by the saturation function in order to prevent chattering. In addition, the properties achieved by the closed-loop system under this variation are also stated and proved analytically. The closed-loop system is able to attain the control objective regardless of the parametric uncertainties of the model and the lack of a priori knowledge on the system.

Algoritmos Genéticos para Síntese de Filtros Aplicados em Controle por Modo Deslizante.

Nesta Dissertação propõe-se a aplicação de algoritmos genéticos para a síntese de filtros para modular sinais de controladores a estrutura variável e modo deslizante. A modulação do sinal de controle reduz a amplitude do sinal de saída e, consequentemente, pode reduzir o consumo de energia para realizar o controle e o chattering. Esses filtros também são aplicados em sistemas que possuem incertezas paramétricas nos quais nem todas as variáveis de estado são medidas. Nesses sistemas, as incertezas nos parâmetros podem impedir que seus estados sejam estimados com precisão por observadores. A síntese desses filtros necessita da obtenção da envoltória, que é o valor máximo da norma de cada resposta impulsiva admissível no sistema. Após este passo, é sintetizado um filtro que seja um majorante para a envoltória. Neste estudo, três métodos de busca da envoltória por algoritmos genéticos foram criados. Um dos métodos é o preferido, pois apresentou os melhores resultados e o menor tempo computacional.

Controle de um sistema de eletroestimulação funcional.

Esta Dissertação irá apresentar a utilização de técnicas de controle nãolinear, tais como o controle adaptativo e robusto, de modo a controlar um sistema de Eletroestimulação Funcional desenvolvido pelo laboratório de Engenharia Biomédica da COPPE/UFRJ. Basicamente um Eletroestimulador Funcional (Functional Electrical Stimulation FES) se baseia na estimulação dos nervos motores via eletrodos cutâneos de modo a movimentar (contrair ou distender) os músculos, visando o fortalecimento muscular, a ativação de vias nervosas (reinervação), manutenção da amplitude de movimento, controle de espasticidade muscular, retardo de atrofias e manutenção de tonicidade muscular. O sistema utilizado tem por objetivo movimentar os membros superiores através do estímulo elétrico de modo a atingir ângulos-alvo pré-determinados para a articulação do cotovelo. Devido ao fato de não termos conhecimento pleno do funcionamento neuro-motor humano e do mesmo ser variante no tempo, não-linear, com parâmetros incertos, sujeito a perturbações e completamente diferente para cada indivíduo, se faz necessário o uso de técnicas de controle avançadas na tentativa de se estabilizar e controlar esse tipo de sistema. O objetivo principal é verificar experimentalmente a eficácia dessas técnicas de controle não-linear e adaptativo em comparação às técnicas clássicas, de modo a alcançar um controle mais rápido, robusto e que tenha um desempenho satisfatório. Em face disso, espera-se ampliar o campo de utilização de técnicas de controle adaptativo e robusto, além de outras técnicas de sistemas inteligentes, tais como os algoritmos genéticos, provando que sua aplicação pode ser efetiva no campo de sistemas biológicos e biomédicos, auxiliando assim na melhoria do tratamento de pacientes envolvidos nas pesquisas desenvolvidas no Laboratório de Engenharia Biomédica da COPPE/UFRJ.

Controle a estrutura variável para atenuar modos ressonantes em servomecanismos.

Nesta dissertação é mostrada experimentalmente a existência de modos ressonantes em servomotores de corrente contínua sem núcleo de ferro. Até onde se sabe, não já publicações ou documentos técnicos de fabricantes que relatam esse efeito neste tipo de motor. Foi observado também que a frequência da ressonância é variável e que possivelmente depende da temperatura interna do motor. Conforme e mostrado em simulações técnicas tradicionais para o controle de motores podem não ser eficazes para lidar com esses modos ressonantes. Com o objetivo de amortecer a ressonância e obter o controle de velocidade e posição desses motores, são desenvolvidos controladores por modo deslizante baseados em funções de chaveamento obtidas por observadores de alto ganho. Esse controle e robusto a incertezas paramétricas e perturbações. Com o auxílio de simulações são mostrados os pontos fortes e limitações de cada um dos controladores.

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

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

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)

Aplicação de observadores e controladores com modos deslizantes no controle da geração

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sliding vector fields for non-smooth dynamical systems having intersecting switching manifolds

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Characteristic analysis for multisampled digital implementation of fixed-switching-frequency closed-loop modulation of voltage-source inverter

In this paper, a fixed-switching-frequency closed-loop modulation of a voltage-source inverter (VSI), upon the digital implementation of the modulation process, is analyzed and characterized. The sampling frequency of the digital processor is considered as an integer multiple of the modulation switching frequency. An expression for the determination of the modulation design parameter is developed for smooth modulation at a fixed switching frequency. The variation of the sampling frequency, switching frequency, and modulation index has been analyzed for the determination of the switching condition under closed loop. It is shown that the switching condition determined based on the continuous-time analysis of the closed-loop modulation will ensure smooth modulation upon the digital implementation of the modulation process. However, the stability properties need to be tested prior to digital implementation as they get deteriorated at smaller sampling frequencies. The closed-loop modulation index needs to be considered maximum while determining the design parameters for smooth modulation. In particular, a detailed analysis has been carried out by varying the control gain in the sliding-mode control of a two-level VSI. The proposed analysis of the closed-loop modulation of the VSI has been verified for the operation of a distribution static compensator. The theoretical results are validated experimentally on both single- and three-phase systems.