Solução do problema de controle H [infinito] não-linear

Este trabalho apresenta novos resultados matemáticos sobre a positividade local de funções escalares multivariáveis. Estes resultados são usados para resolver de forma quantitativa o problema de controle +¥ não-linear. Por solução quantitativa, entende-se uma solução (uma lei de controle) associada a uma região de validade. A região de validade é a região do espaço de estados onde os requerimentos de estabilidade e desempenho são satisfeitos. Para resolver o problema de forma eficiente, foi desenvolvido um procedimento que visa maximizar a região de validade do controlador enquanto garante um desempenho mínimo. A solução deste problema de otimização é estudada e alternativas para sua simplificação são apresentadas. Uma aplicação experimental a um sistema de controle de pH é apresentada. A utilidade dos resultados teóricos desenvolvidos na teoria de estabilidade de Lyapunov também é estudada.

Redes nas organizações públicas: o problema de controle

O presente estudo, de natureza exploratória e descritiva, objetiva verificar e analisar de que forma as organizações públicas ao atuar adotando o modelo em rede equacionam o problema do controle. Para alcançar tal objetivo foi realizado levantamento a partir do referencial teórico com a finalidade de identificar um perfil da administração pública burocrática e as mudanças trazidas com a adoção de estratégias propostas pela administração pública gerencial, de forma a cotejar suas premissas e propostas com o modelo em rede interorganizacional, no qual se pressupõe que as organizações se integrem e interajam com vistas à consecução de objetivos e interesses comuns e/ou complementares. A partir da identificação dos diferenciais do modelo em rede, a exemplo da flexibilidade, colaboração, complementaridade e confiança, o foco da análise se concentrou nas características, vantagens e desvantagens que este modelo traz enfocando, de modo especial, as formas e os instrumentos de controle. Enquanto no modelo burocrático a ênfase do controle se dá nos processos e através do sistema racional-legal, a atuação em rede encontra dificuldades para estabelecer mecanismos de controle e monitoramento, problemas esses materializados justamente pelo caráter autônomo das organizações participantes e a ausência de hierarquia formal entre os atores envolvidos. O estudo investigou o funcionamento do sistema de defesa social do Estado da Bahia voltado para a redução da criminalidade e violência naquele Estado. A partir da análise do caso observou-se que para minimizar as dificuldades do modelo em rede quanto ao controle e responsabilização, uma das soluções indicadas é a construção de objetivos e metas de forma pactuada, monitorados de forma compartilhada por um núcleo de gestão formado por representantes de cada uma das organizações envolvidas, de modo a resolver tempestivamente problemas e alinhar a busca pelos objetivos.

Análise não-diferenciável e condições necessárias de otimalidade para problema de controle ótimo com restrições mistas

Pós-graduação em Matemática - IBILCE

Aproximação para Problema de Controle Ótimo Impulsivo e Problema de Tempo Mínimo sobre Domínios Estratificados

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

Teoria de controle ótimo com aplicações a sistemas biológicos

Neste trabalho apresentamos as etapas para a utilização do método da Programação Dinâmica, ou Princípio de Otimização de Bellman, para aplicações de controle ótimo. Investigamos a noção de funções de controle de Lyapunov (FCL) e sua relação com a estabilidade de sistemas autônomos com controle. Uma função de controle de Lyapunov deverá satisfazer a equação de Hamilton-Jacobi-Bellman (H-J-B). Usando esse fato, se uma função de controle de Lyapunov é conhecida, será então possível determinar a lei de realimentação ótima; isto é, a lei de controle que torna o sistema globalmente assintóticamente controlável a um estado de equilíbrio. Como aplicação, apresentamos uma modelagem matemática adequada a um problema de controle ótimo de certos sistemas biológicos. Este trabalho conta também com um breve histórico sobre o desenvolvimento da Teoria de Controle de forma a ilustrar a importância, o progresso e a aplicação das técnicas de controle em diferentes áreas ao longo do tempo.

RPN-Toolbox : uma ferramenta para o desenvolvimento de estruturas de controle

A literatura disponível na área de controle de processos químicos tem dado pouca atenção para o problema da seleção de estruturas de controle, entretanto a correta escolha das variáveis controladas e manipuladas, assim como os seus pareamentos, é tão ou mesmo mais importante que o projeto do controlador propriamente dito, pois esta etapa define o desempenho alcançável para o sistema em malha fechada. Esta dissertação explora vários aspectos genéricos do controle de processos com o objetivo de introduzir os principais pontos da metodologia RPN, um método sistemático que, através de índices baseados em sólidos fundamentos matemáticos, permite avaliar o projeto de controle como um todo. O índice RPN (Número de Desempenho Robusto) indica quão potencialmente difícil é, para um dado sistema, alcançar o desempenho desejado. O produto final desse trabalho é o RPN-Toolbox, a implementação das rotinas da metodologia RPN em ambiente MATLAB® com o intuito de torná-la acessível a qualquer profissional da área de controle de processos. O RPN-Toolbox permite que todas as rotinas necessárias para proceder a análise RPN de controlabilidade sejam executadas através de comandos de linha ou utilizando uma interface gráfica. Além do desenvolvimento das rotinas para o toolbox, foi realizado um estudo do problema de controle denominado processo Tennessee-Eastman. Foi desenvolvida uma estrutura de controle para a unidade e esta foi comparada, de modo sistemático, através da metodologia RPN e de simulações dinâmicas, com outras soluções apresentadas na literatura. A partir do índice concluiu-se que a estrutura proposta é tão boa quanto a melhor das estruturas da literatura e a partir de simulações dinâmicas do processo frente a diversos distúrbios, a estrutura proposta foi a que apresentou melhores resultados.

Heurísticas para projeto de estruturas de controle

Processos químicos integrados apresentam uma maior dificuldade para garantir o controle global da planta em função das fortes interações que se estabelecem entre as variáveis de processo. A área de estudo conhecida como Plant Wide Control preocupa-se em propor soluções a este problema de controle. Soluções típicas consistem no projeto de estruturas de controle, a partir de técnicas quantitativas de análise da controlabilidade operacional. Entretanto a dificuldade em obter-se modelos confiáveis na fase de projeto de processos, bem como as incertezas derivadas das não-linearidades de sistemas reais, são alguns exemplos das dificuldades que limitam a aplicabilidade de tais métodos e incentivam o desenvolvimento de heurísticas capazes de auxiliar a seleção de estruturas de controle adequadas. Nesta dissertação são utilizadas análises estruturais e técnicas quantitativas no estudo de sistemas simplificados e hipotéticos, permitindo a formulação de heurísticas comprometidas com o controle global do balanço material. O resultado destas análises mostra ser possível implementar uma estrutura de base, de configuração feedforward, fundamentada na garantia de baixa variabilidade do tempo de residência do sistema reacional, através de controle direto ou flutuação do inventário, e na proporcionalidade entre as correntes de processo, via introdução de razões fixas entre as vazões da planta. A utilização destas duas heurísticas garante a estabilidade do balanço material frente a variações da taxa de produção, mesmo sem a implementação de controladores de composição. Em um nível supervisório, são introduzidas malhas de controle feedback, em cascata com a estrutura de base, a fim de corrigir off-sets e controlar composições sob um horizonte de tempo longo de resposta. As estruturas de controle projetadas a partir desta base heurística apresentam um desempenho satisfatório para a rejeição de distúrbios sobre a taxa de produção, de acordo com os resultados de validação do estudo de caso Tennessee Eastman.

Aspectos psicológicos do controle social

O presente trabalho constitui uma tentativa de exploração dos aspectos psicológicos inerentes ao processo de controle social, segundo a perspectiva da "análise experimental do comportamento" de B. F. Skinner. Diversas proposições sociológicas correntes sobre algumas dimensões do problema geral são levantadas e criticamente articuladas com a abordagem comportamental skinneriana. No primeiro capítulo - "O Controle Social nas Instituições Totais”, é feita uma introdução conceitual ao condicionamento operante aproveitando-se para isso a descrição sociológica realizada por Goffman da vida naquelas instituições, são também aí discutidas algumas das interpretações erroneas das proposições skinnerianas e seus maus usos nas organizações fechadas. Desenvolve-se, no segundo capítulo, um exame comparativo das ficções literárias de "1984 “ e "Walden II", com o propósito de pela focalização de suas técnicas características de controle social, suscitar já, de modo informal, diversos pontos críticos do problema, que vêm a receber tratamento mais pormenorizado nos três capítulos seguintes. Em "Controle Social na Vida Cotidiana", discute-se a natureza difusa que o controle assume nesse contexto mais amplo, ressaltando-se o emprego que se faz, para esse fim, de artifícios motivacionais e ideológicos. Para a articulação com o pensamento skinneriano, é privilegiada abordagem da Sociologia do Conhecimento proposta por Berger e Luckmann. No quarto capítulo, que trata da "Identificação de Controladores e Controlados", procede-se a uma reinterpretação comportamentista dos constructos cognitivistas de “intenção” e "percepção”, com que comumente se descreve as iniciativas de controle por parte dos atores sociais. A análise de Becker dos mecanismos de criação e imposição de regras é utilizada par a apoiar a estratégia de reinterpretação. O capítulo final explora uma dimensão menos tradicional do problema - "O Controle para a Mudança Social". As proposições específicas de dois autores Popper e Mannheim - são aqui articuladas com as de Skinner. Caracterizado o estado da sociedade contemporânea como de incessante mudança desordenada, discute-se as condições necessárias para uma mudança planejada e suas implicações psicossociais. Na conclusão do trabalho, busca-se ampliar a perspectiva histórica do problema do controle social, por meio de uma análise retrospectiva proporcionada por Schneider e uma especulação prospectiva envolvendo a apreciação sócio- política do controle gradualista e democrático da mudança social. Defende-se, durante essa apreciação, a tese de que a engenharia comportamental de Skinner é gradualista e democrática em seu todo.

Controle preditivo de sistemas mistos lógicos-dinâmicos

O comportamento dinâmico de um sistema é tradicionalmente descrito por um modelo, em geral associado a um conjunto de equações diferenciais ou de equações de diferenças, onde as variáveis representam grandezas físicas. Sistemas complexos, principalmente na indústria de processos, incorporam elementos com comportamento dinâmico lógico, tais como atuadores e sensores ON-OFF (estados aberto/fechado) ou proposições lógicas (estados verdadeiro/falso). Estes sistemas são denominados “Sistemas Híbridos”, “Sistemas Mistos Lógicos-dinâmicos” ou, simplesmente, “Sistemas Mistos”. Neste trabalho, são apresentadas técnicas que, associando variáveis lógicas a estes elementos, e mediante a incorporação de restrições sobre as variáveis, permitem obter um modelo matemático do sistema misto. Neste caso, técnicas clássicas de controle não permitem a incorporação destas novas variáves e restrições. Como opção de controle de sistemas mistos, é então proposta e estudada uma técnica de controle preditivo baseado em modelo. São apresentados tanto a formulação teórica do problema de controle, quanto exemplos e simulações bem como um estudo de caso de sua aplicação sobre um sistema de equalização de uma planta de tratamento de efluentes.

Controle de atitude e altitude para um veículo aéreo não tripulado do tipo quadrirrotor

A Quadrotor is an Unmanned Aerial Vehicle (UAV) equipped with four rotors distributed on a simple mechanical "X"form structure. The aim of this work is to build and stabilize a Quadrotor aircraft in the roll, pitch and yaw angles at a certain altitude. The stabilization control approach is based on a transformation in the input variables in order to perform a decoupled control. The proposed strategy is based on breaking the control problem into two hierarchical levels: A lower level, object of this work, maintains the desired altitude an angles of the vehicle while the higher level establishes appropriate references to the lower level, performing the desired movements. A hardware and software architecture was specially developed and implemented for an experimental prototype used to test and validate the proposed control approach

Controle dinâmico de robôs móveis com acionamento diferencial

This work addresses the dynamic control problem of two-wheeled differentially driven non-holonomic mobile robot. Strategies for robot positioning control and robot orientating control are presented. Such strategies just require information about the robot con¯guration (x, y and teta), which can be collected by an absolute positioning system. The strategies development is related to a change on the controlled variables for such systems, from x, y and teta to s (denoting the robot linear displacement) and teta, and makes use of the polar coordinates representation for the robot kinematic model. Thus, it is possible to obtain a linear representation for the mobile robot dynamic model and to develop such strategies. It is also presented that such strategies allow the use of linear controllers to solve the control problem. It is shown that there is flexibility to choice the linear controller (P, PI, PID, Model Matching techniques, others) to be implemented. This work presents an introduction to mobile robotics and their characteristics followed by the control strategies development and controllers design. Finally, simulated and experimental results are presented and commented

Controle na fronteira para um sistema de equações de ondas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Uma abordagem para problemas e controle ótimo via métodos de Runge-Kutta e análise de erro

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Processo markoviano de decisão para alocação dinâmica de recursos e controle de admissão de conexão em redes IEEE 802.16

Este trabalho apresenta uma solução para o problema de controle admissão de conexão e alocação dinâmica de recursos em redes IEEE 802.16 através da modelagem de um Processo Markoviano de Decisão (PMD) utilizando o conceito de degradação de largura de banda, o qual é baseado nos requisitos diferenciados de largura de banda das classes de serviço do IEEE 802.16. Para o critério de desempenho do PMD é feita a atribuição de diferentes retornos a cada classe de serviço, fazendo assim o tratamento diferenciado de cada fluxo. Nesse sentido, é possível avaliar a política ótima, obtida através de um algoritmo de iteração de valores, considerando aspectos como o nível de degradação médio das classes de serviço, utilização dos recursos e probabilidades de bloqueios de cada classe de serviço em relação à carga do sistema. Resultados obtidos mostram que o método de controle markoviano proposto é capaz de priorizar as classes de serviço consideradas mais relevantes para o sistema.

Otimização multiobjetivo no controle da dengue

Pós-graduação em Biometria - IBB