Sistematização de projetos de controladores fuzzy através de programação orientada a objetos

Através do uso da programação em linguagem orientada a objetos e, aplicando-se uma técnica de programação específica, é possível gerar um conjunto de classes genéricas cujos objetos representam cada bloco de um controlador fuzzy e também suas variáveis linguísticas. Tais classes, sendo aplicadas de forma sistemática, facilitam a programação de uma variedade de controladores desta natureza. Este trabalho apresenta a referida técnica e mostra os resultados obtidos através de um modelo simulado de um pêndulo rotacional invertido que é controlado por um sistema de controle composto por três controladores fuzzy, projetados e construídos sob este ponto de vista.

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.

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.

A dinâmica dos recursos comuns em Unidades de Conservação e Assentamentos Rurais no Amazonas: uma abordagem fuzzy set

A teoria de Garret Hardin intitulada “A tragédia dos comuns” apresenta a privatização e o controle governamental como saída para evitar o esgotamento dos recursos naturais. Entretanto, outros autores demonstraram que os usuários dos recursos podem apresentar eficientes formas de manejo, aliando o uso pelo homem à conservação da natureza. Esta tese analisa o uso de recursos comuns em Unidades de Conservação e Assentamentos Rurais de Uso Sustentável, localizadas no interflúvio Purus-Madeira, região Sul do Estado do Amazonas. A pergunta que norteou a hipótese da pesquisa foi: Diante das especificidades amazônicas e das regras impostas pelas políticas ambientais e agrárias na região, quais condições apresentam-se como necessárias e suficientes ao bom desempenho no uso de recursos comuns? A análise foi realizada por meio da combinação de três métodos: o método comparativo Qualitative Comparative Analysis (QCA), o método de análise institucional Institutional Analysis and Development (IAD) Framework e a lógica fuzzy. Operacionalmente, foram consideradas como variáveis independentes (X) os aspectos socioeconômicos, produtivos, ambientais e institucionais, partindo-se do pressuposto de que os programas governamentais destinados às Unidades devem apresentar melhorias nestes indicadores, refletindo por sua vez no bom desempenho no uso de recursos comuns (variável dependente Y) a partir deste desenho institucional. Os resultados confirmaram as hipóteses levantadas, afirmando-se que o bom desempenho no uso de recursos comuns, preconizado pelos critérios da sustentabilidade, somente pode ser alcançado mediante a combinação de um desempenho também satisfatório nas variáveis socioeconômicas, produtivas, institucionais e ambientais, apresentando-se estas variáveis como individualmente necessárias e conjuntamente suficientes para ocorrência deste fenômeno.

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.

Proposta de metodologia de auxílio à decisão utilizando conjuntos Fuzzy para repotenciação de PCHs

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A New Approach to Reducing Search Space and Increasing Efficiency in Simulation Optimization Problems via the Fuzzy-DEA-BCC

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Fuzzy Index for Public Supply Water Quality

Human population growth and increased industrial activity in recent decades have contributed to a range of environmental problems, including the contamination of groundwater and surface water. In order to help in the management of these resources, water quality indices are used as tools to summarize multiple parameters and express them in the form of a single number. The ability to provide both an integrated assessment of changes in environmental variables, as well as performance tracking, has resulted in such indices being increasingly employed in surface water monitoring programs. The aim of this study was to develop an Index for Public Supply Water Quality (IPS) using a fuzzy inference methodology. Linguistic systems generally provide satisfactory tools for qualitative purposes, enabling the inclusion of descriptive variables with reduced loss of individual information. Validation of the technique was achieved by analysis of measurement data obtained for the Sorocaba River, provided by CETESB. The new procedure proved more rigorous, compared to classical IPS. It could be readily applied in the evaluation of other water bodies, or be adjusted to incorporate additional parameters also considered important for the assessment of water quality.

Epidemiological Models of Directly Transmitted Diseases: An Approach via Fuzzy Sets Theory

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estimação do número de internações por doenças respiratórias utilizando lógica fuzzy tipo-2 intervalar

In this work was developed a fuzzy computational model type-2 predictive interval, using the software of the type-2 fuzzy MATLAB toolbox, the final idea is to estimate the number of hospitalizations of patients with respiratory diseases. The interest in the creation of this model is to assist in decision makeshift hospital environment, where there are no medical or professional equipment available to provide the care that the population need. It began working with the study of fuzzy logic, the fuzzy inference system and fuzzy toolbox. Through a real database provided by the Departamento de Informática do Sistema Único de Saúde (DATASUS) and Companhia de Tecnologia de Saneamento Básico (CETESB), was possible to start the model. The analyzed database is composed of the number of patients admitted with respiratory diseases a day for the public hospital in São José dos Campos, during the year 2009 and by factors such as PM10, SO2, wind and humidity. These factors were analyzed as input variables and, through these, is possible to get the number of admissions a day, which is the output variable of the model. For data analysis we used the fuzzy control method type-2 Mamdani. In the following steps the performance developed in this work was compared with the performance of the same model using fuzzy logic type-1. Finally, the validity of the models was estimated by the ROC curve

Fuzzy rule-based system for evaluation of uncertainty transaction in cassava chain

A fuzzy ruled-based system was developed in this study and resulted in an index indicating the level of uncertainty related to commercial transactions between cassava growers and their dealers. The fuzzy system was developed based on Transaction Cost Economics approach. The fuzzy system was developed from input variables regarding information sharing between grower and dealer on “Demand/purchase Forecasting”, “Production Forecasting” and “Production Innovation”. The output variable is the level of uncertainty regarding the transaction between seller and buyer agent, which may serve as a system for detecting inefficiencies. Evidences from 27 cassava growers registered in the Regional Development Offices of Tupa and Assis, São Paulo, Brazil, and 48 of their dealers supported the development of the system. The mathematical model indicated that 55% of the growers present a Very High level of uncertainty, 33% present Medium or High. The others present Low or Very Low level of uncertainty. From the model, simulations of external interferences can be implemented in order to improve the degree of uncertainty and, thus, lower transaction costs.

Metodologia de determinação de funções de pertinência de controla-dores fuzzy para a avaliação energética de empresas de avicultura de postura

The objective of this work is to determine the membership functions for the construction of a fuzzy controller to evaluate the energy situation of the company with respect to load and power factors. The energy assessment of a company is performed by technicians and experts based on the indices of load and power factors, and analysis of the machines used in production processes. This assessment is conducted periodically to detect whether the procedures performed by employees in relation to how of use electricity energy are correct. With a fuzzy controller, this performed can be done by machines. The construction of a fuzzy controller is initially characterized by the definition of input and output variables, and their associated membership functions. We also need to define a method of inference and a processor output. Finally, you need the help of technicians and experts to build a rule base, consisting of answers that provide these professionals in function of characteristics of the input variables. The controller proposed in this paper has as input variables load and power factors, and output the company situation. Their membership functions representing fuzzy sets called by linguistic qualities, as “VERY BAD” and “GOOD”. With the method of inference Mandani and the processor to exit from the Center of Area chosen, the structure of a fuzzy controller is established, simply by the choice by technicians and experts of the field energy to determine a set of rules appropriate for the chosen company. Thus, the interpretation of load and power factors by software comes to meeting the need of creating a single index that indicates an overall basis (rational and efficient) as the energy is being used.

Aplicação da teoria fuzzy no controle de sistemas de geração de energias alternativas

This paper presents the application and use of a methodology based on fuzzy theory and simulates its use in intelligent control of a hybrid system for generating electricity, using solar energy, photovoltaic and wind. When using a fuzzy control system, it reached the point of maximum generation of energy, thus shifting all energy generated from the alternative sources-solar photovoltaic and wind, cargo and / or batteries when its use not immediately. The model uses three variables used for entry, which are: wind speed, solar radiation and loading the bank of batteries. For output variable has to choose which of the batteries of the battery bank is charged. For the simulations of this work is used MATLAB software. In this environment mathematical computational are analyzed and simulated all mathematical modeling, rules and other variables in the system described fuzzy. This model can be used in a system of control of hybrid systems for generating energy, providing the best use of energy sources, sun and wind, so we can extract the maximum energy possible these alternative sources without any prejudice to the environment.

Fuzzy logic to evaluate vitality of Catasetum fimbiratum species (Orchidacea)

The fuzzy logic accepts infinite intermediate logical values between false and true. In view of this principle, a system based on fuzzy rules was established to provide the best management of Catasetum fimbriatum. For the input of the developed fuzzy system, temperature and shade variables were used, and for the output, the orchid vitality. The system may help orchid experts and amateurs to manage this species. ?Low? (L), ?Medium? (M) and ?High? (H) were used as linguistic variables. The objective of the study was to develop a system based on fuzzy rules to improve management of the Catasetum fimbriatum species, as its production presents some difficulties, and it offers high added value

CONTEXT TREE SELECTION AND LINGUISTIC RHYTHM RETRIEVAL FROM WRITTEN TEXTS

The starting point of this article is the question "How to retrieve fingerprints of rhythm in written texts?" We address this problem in the case of Brazilian and European Portuguese. These two dialects of Modern Portuguese share the same lexicon and most of the sentences they produce are superficially identical. Yet they are conjectured, on linguistic grounds, to implement different rhythms. We show that this linguistic question can be formulated as a problem of model selection in the class of variable length Markov chains. To carry on this approach, we compare texts from European and Brazilian Portuguese. These texts are previously encoded according to some basic rhythmic features of the sentences which can be automatically retrieved. This is an entirely new approach from the linguistic point of view. Our statistical contribution is the introduction of the smallest maximizer criterion which is a constant free procedure for model selection. As a by-product, this provides a solution for the problem of optimal choice of the penalty constant when using the BIC to select a variable length Markov chain. Besides proving the consistency of the smallest maximizer criterion when the sample size diverges, we also make a simulation study comparing our approach with both the standard BIC selection and the Peres-Shields order estimation. Applied to the linguistic sample constituted for our case study, the smallest maximizer criterion assigns different context-tree models to the two dialects of Portuguese. The features of the selected models are compatible with current conjectures discussed in the linguistic literature.