Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2211091 bytes, checksum: a9fb48cc1e0172afdcc7b126c8668952 (MD5) Previous issue date: 2012-10-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents the development of a fuzzy system, in LabviewTM environment for the pressure control of distribution of water through two sets of motor-driven pump drives. The drive motor-pump sets is accomplished with three-phase induction motors with variable speed in order to save electricity and water. For this we developed an experimental bench instrumentalized emulating a real supply system. The proposed system consists of motor-pump assemblies in parallel due to varying flow demand required. These two charging system to generate a large number of possibilities mode associations of the motor-pump assemblies with different rotational speeds. The Fuzzy controller identifies the best option for the energy consumption and system performance and makes the decision alluding to the state of the engines (on, off or partial rotation speed). This entire process is performed under the condition of meeting the demand flow system, and maintain constant pressure at a predetermined value. To validate the controller were performed several tests that proved the efficiency of the control system and its influence on the consumption of electricity and water. It can be concluded that the performance of the fuzzy system has proved satisfactory, and can be deployed with relative ease other water distribution systems with similar characteristics. The results brought, besides the reduction of energy consumption, conservation of pressure at constant levels, increasing the degree of system reliability and the probable reduction of maintenance costs. / Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um sistema Fuzzy, em ambiente LabviewTM, para o controle de pressão de redes de distribuição de água, por meio de dois conjuntos motor-bomba acionados por conversores de frequência. O acionamento dos conjuntos motor-bomba é realizado com motores de indução trifásico com velocidade de rotação variável visando a economia de energia elétrica e água. Para isso foi desenvolvido uma bancada experimental instrumentalizada emulando um sistema de abastecimento real. O sistema proposto é constituído de conjuntos motor-bomba em paralelo, devido à variação de demanda de vazão requerida. Essas duas imposições geram ao sistema um grande número de possibilidades do modo de associações dos conjuntos motor-bomba, com velocidades de rotação diferentes. O controlador Fuzzy identifica a melhor opção, referente ao consumo energético e rendimento do sistema e toma a decisão alusiva ao estado dos motores (ligado, desligado ou com velocidade de rotação parcial). Todo esse processo é realizado na condição de atender a demanda de vazão do sistema, além de manter a pressão constante em um valor pré-determinado. Para validação do controlador foram realizados diversos testes que comprovaram a eficiência do sistema de controle e a influência desse no consumo de energia elétrica e água. Pode-se concluir que o desempenho do sistema Fuzzy se mostrou satisfatório, podendo ser implantado com relativa facilidade em outros sistemas de distribuição de água com características similares. Os resultados trouxeram, além da redução do consumo energético, a conservação da pressão em níveis constantes, o aumento do grau de confiabilidade do sistema e a provável redução dos custos com manutenção.

O emprego de técnicas de controle para veículos submarinos, envolve muitas questões de interesse prático e teórico. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um sistema de controle inteligente e adaptativo a ser aplicado na navegação de veículos submarinos semi-autônomos (VSSAs). Utiliza-se uma técnica baseada no controle nebuloso (fuzzy), visando gerenciar o veículo submarino no controle de velocidade, profundidade, orientação e na evasão de obstáculos. A operação de veículos submarinos usando a técnica proposta, exige a definição, análise e tratamento de um vasto conjunto de comandos complexos manipulados pelo controlador. A metodologia utilizada divide a ação de controle em 3 fases. A primeira trata do posicionamento inicial do veículo submarino, a segunda fase trata da sua navegação e a fase final de gerenciar o comportamento do veículo próximo da posição-objetivo. A implementação funcional do controlador e dividida em módulos. O primeiro módulo informa o comportamento do ambiente e do próprio veículo, fornecendo dados iniciais sobre seu posicionamento e sua profundidade; um segundo módulo trata da presença de obstáculos em diferentes direções com dados fornecidos por sonares e assim determina as ações para a evasão de obstáculos. A ação de controle e estabelecida usando conceitos da teoria nebulosa (fuzzy) no universo de discurso, através de variáveis lingüísticas e de regras de inferência definidas a partir do conhecimento de especialistas, que envolvem a imprecisão característica do comportamento humano. As informações no final do processo são concentradas, de forma que a ação de controle e determinada para que possa enviar sinais de controle aos atuadores. / The design of underwater vehicle involves a very large number of practical and theoretical problems. In this work, it is tackled the development of a intelligent and adaptive controller, to be used in the navigation of semi-autonomous underwater vehicles (SAUV). To achieve this goal, a technique based on the fuzzy theory was employed to control the vehicle movements, including the evasion of obstacles. The operation of underwater vehicles using this approach demands the definition and treatment of a vast set of complex commands, manipulated by the controller. The control action is subdivided into three stages, the first one deals the control action during the initial positioning of the vehicle, a second stage deals with the navigation itself and the final stage deals the control action when the vehicle is close to the objective-position. The functional development of the controller was also subdivided into modules. The first module deals with the management of input data such as environmental disturbances and initial vehicle position, such as depth of the vehicle. The second module deals the detection of obstacles in different directions and the optimal evasion action to avoid collisions. The control action during a mission is established using concepts of the Fuzzy theory in the universe of speech, through linguistic variables and rules of inference defined from the knowledge of specialists, involving the characteristic imprecision of human behavior. In the end of the process, the information is defuzzificated, so that control actions are determined, allowing a practical implementation.

Os avanços da indústria aeronáutica têm sido garantidos pelo emprego de tecnologias inovadoras. Para controle aeroelástico o conceito de estrutura inteligente tem ganho cada vez mais espaço. Uma estrutura inteligente é um sistema de controle estrutural onde elementos estruturais, sensores, atuadores, leis de controle, eletrônica associada e processamento de sinais estão altamente integradas garantindo aumento de desempenho. Os desenvolvimentos nesta área têm sido muito animadores e envolve uma série de disciplinas. Nesse contexto, o presente trabalho tem como meta estudar uma estrutura inteligente onde a lei de controle é representada através da lógica difusa. Esse método não convencional de controle tem proporcionado avanços no trato de sistemas complexos, não lineares e com parâmetros imprecisos e ambíguos. Um modelo em elementos finitos de uma viga inteligente com atuadores piezelétricos incorporados é desenvolvido. O modelo baseia-se nas hipóteses de viga Euler-Bernoulli e no princípio variacional eletromecânico. O modelo em elementos finitos é validado para garantir o uso no projeto do controlador não convencional. Estratégias de controle não convencional baseadas em dois tipos de metodologia difusa para controle, isto é, modelo de Mamdani e de Takagi-Sugeno-Kang, são estudas. O controlador difuso é aplicado para reduzir a resposta vibratória da viga inteligente quando submetida a distúrbios mecânicos externos. Um estudo comparativo das duas metodologias de controlador difuso é realizado e discutido. Os resultados satisfatórios alcançados mostram que o uso de controladores difusos para alívio de vibrações em vigas com atuadores piezelétricos é apropriado. Também se observou que o modelo Takagi-Sugeno-Kang é o que mais se ajustou as necessidades e requerimentos do problema. / The advances in aeronautical industry have been ensured by the application of novel technologies. For aeroelastic control the intelligent structure concept has become increasingly important. An intelligent structure is a structural control system in which structural elements, sensors, actuators, control laws, associated electronics, and signal processing are highly integrated providing better performance. The developments in this area have been encouraging and multi-disciplinar. In this context, this work aims studying control laws for intelligent structures represented through the fuzzy logic. This non-conventional method for control has provided advances in treating complex, non-linear, imprecise, and ambiguous systems.A finite element model of an intelligent beam with piezoelectric actuators is developed. The model is based in the assumptions of an Euler-Bernoulli beam and the electromechanic variational principle. The finite element model is validated to ensure its use in non-conventional control design. Non-conventional control strategies based on the two fuzzy control methodologies, that are, the Mamdani and Takagi-Sugeno-Kang models, are investigated. The fuzzy control is applied to reduce the vibratory response of the intelligent beam due to external mechanical disturbances. A comparison between the two fuzzy control methodologies is shown and discussed. The satisfactory results achieved by this work have shown that the application of fuzzy control for the alleviation of vibrations in beams with piezoelectric actuators is appropriate. It is also observed that the Takagi-Sugeno-Kang fuzzy model has presented a better performance when compared with the Mamdani one.

Orientador: Fernando Antonio Campos Gomide / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T00:48:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tazoniero_Alexandre_M.pdf: 2202986 bytes, checksum: eac2bab1d27c5baaf56ef296663e1cef (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O transporte ferroviário tem grande participação no transporte de cargas e passageiros em todo o mundo. No Brasil a malha ferroviária sofreu um processo de abandono e deterioração no período de 1960 a 1990. A partir de 1990 a privatização da rede ferroviária nacional iniciou uma retomada de investimentos e nos últimos anos à demanda por transporte ferroviário vem crescendo significativamente. É necessário, então, que os recursos da ferrovia sejam utilizados de maneira eficiente para atender a crescente demanda, o que exige planejamento estratégico, táctico e operacional. No nível operacional uma das principais etapas e também umas das mais carentes de ferramentas computacionais é o Planejamento de Circulação de trens. O processo operacional de uma ferrovia é dinâmico, sujeito a inúmeras interferências imprevisíveis e uma ferramenta computacional para o apoio ao planejamento de circulação de trens deve fornecer soluções com tempo de processamento compatível com essa realidade. Este trabalho propõe algoritmos para o planejamento de circulação de trens em tempo real, utilizando metodologias de inteligência computacional e conjuntos nebulosos. Um algoritmo objetiva decidir localmente a preferência entre trens concorrendo pelo uso de um segmento de linha singela de modo a seguir uma referência de percurso fornecida por algum algoritmo de otimização ou por um especialista. Outro algoritmo decide, além da preferência entre trens, a velocidade de percurso dos trens para mantê-los o mais próximo possível de suas referências. O terceiro algoritmo usa elementos de busca em árvore para obter uma solução para o planejamento de circulação de trens. É feito um estudo comparativo dos algoritmos aqui propostos e de algoritmos existentes na literatura. O estudo comparativo é feito a pm1ir de instâncias pequenas de problema de planejamento de circulação e uma instância que considera dados reais de uma ferrovia brasileira. Os resultados mostram que os algoritmos propostos obtêm soluções próximas às ótimas para as instâncias pequenas e soluções satisfatórias para o caso real / Abstract: Railways plays a major role in freight and passenger transportation in the whole world. The Brazilian railway system has suffered a process of abandon and deterioration from 1960 to 1990. Since 1990 the privatization of the national railways brought new investments and in the last years the demand for railway transportation has increased significantly. Railway resources must be efficiently managed to match the increasingly transportation demand. This requires efficient strategic, tactical and operational planning. One of the main tasks at the operational planning level concerns train circulation and associated tools. Railway operation is a very dynamic process because trains are subject to many unexpected interferences. Computational tools to help trains circulation planning must provide solutions in a time range consistent with real-time needs. This work suggests algorithms for real-time train movement planning, using computational intelligence and fuzzy set theory methodology. One of the algorithms decides the preference between trains competing for a single line track at the same moment. The aim is to drive train circulation as dose as possible to reference trajectories supplied by human experts, global optimization algorithms or both. Other algorithm decides preference between trains and chose the velocity with which trains must travel to remain as dose as possible to its references. The third algorithm uses depth search algorithm to obtain a solution for train circulation problems. A comparative study considering the algorithms proposed herein and algorithms suggested in the literature. The comparative study is done using small railway system instances. Data of a major Brazilian railway is adopted to illustrate how the algorithms behave to solve larger instances. Results show that the algorithms here proposed obtain near optimal solutions for small instances and satisfactory solutions for the real case / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

To control the exhaust gas recirculation (EGR) and the exhaust brake, the position of a butterfly valve connected to a piston inside a pneumatic cylinder is controlled by altering the pressure inside the cylinder. This thesis evaluates the possibility to do this with pulse width modulation (PWM) controlled On/Off valves. The whole electro-pneumatic actuator system is built out of two On/Off valves and a cylinder. A mathematical model of the system is constructed. The complete system model on state space form consists of nine states and is nonlinear. The model captures the dynamics of the system. The statics of the system is not captured as accurately. The model is still good enough to be used as aid when developing control strategies, since position feedback is available. Automatic control strategies for the system are first developed and tested in simulation. The first approach is PID control. Because of the nonlinear properties of the system the results from a PID with a constant proportional part is unsatisfactory. To cope with the nonlinearities, a fuzzy controller is constructed; the results prove somewhat better, but not as good as expected due to implementation difficulties. In a test bench the system is controlled by a P controller with feedforward from position. The feedforward strongly reduces the nonlinear behavior of the system. With this implementation the results that were hoped for with the fuzzy controller are reached.

Účelem této práce je navrhnout zjednodušené modely klasického a fuzzy regulátoru pro automatické udržení výšky letu a porovnat jejich vlastnosti. Cílem je vyšetřit, zda fuzzy regulátor neprojeví lepší chování než klasický. Prostředkem pro návrh a srovnání vlastností obou regulátorů je posouzení odezev modelu systému letadlo-regulátor na požadavek změny výšky a modelu turbulence. Simulace jsou realizovány s pomocí prostředí MATLAB SIMULINK.

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Scheduling trains is a hard problem where current solutions typically create timetables that create undesirable amounts of delay for the trains that use them. This study considers the fact that conventional timetables, which only use fixed intervals to schedule trains, might not be optimal for minimising the delay and travel time of passengers. In this study, we compare this ”simple” timetable with timetables generated via a fuzzy controller which has access to information about the flow of passengers throughout the day. The hypothesis is that this fuzzy controller therefore becomes more ”intelligent”. We evaluate the performance using a custom-built simulator that measures the average delay and travel time of the passengers. We conclude that the fuzzy controller can generate timetables that quickly adapt to passenger demands and show favourable resource usage over the simple timetable. However, more research is needed on the input variables and their usage within the fuzzy controller to further optimise the performance. / Schemaläggning av tåg är ett svårt problem och nuvarande lösningar skapar ofta tidtabeller med oönskade mängder förseningar. Den här rapporten behandlar faktumet att enkla tidtabeller, som enbart använder fasta intervaller för tågens avgång, kanske inte är optimala för att minimera antalet förseningar samt resenärers restid. Den här studien jämför enkla tidtabeller, med fasta intervall, med tidtabeller som skapats av en fuzzy controller som har tillgång till information om passagerarflödet. Hypotesen är att fuzzy controllern på så sätt blir mer intelligent. Rapporten utvärderar hur bra tidtabellerna presterar med hjälp av en simulator som mäter genomsnittlig försening och restid för passagerarna i simulationen. Slutsatsen som dras är att en fuzzy controller kan generera tidtabeller som kan anpassa sig till passagerarflödet samt att denna uppvisar gynnsam resursanvändning i jämförelse med den enkla tidtabellen. Dock framhävs behovet av ytterligare forskning på indatavariabler och dess användning inom fuzzy controllern för att vidare kunna optimera dess prestanda.

Propõe-se um controlador difuso Takagi-Sugeno com índice de desempenho H \'INFINITO\' para regulagem da marcha lenta em motores de ciclo Otto. Obtém-se uma representação difusa do motor de ciclo Otto operando em marcha lenta. Esse modelo é utilizado para a síntese do controlador. O controlador difuso com desempenho H \'INFINITO\' é projetado para rejeitar o efeito de distúrbios de cargas externas sobre a rotação do motor em regime de marcha lenta. As ações de controle, posição da borboleta de aceleração e ponto de ignição, são limitadas a uma faixa de operação específica para a marcha lenta. O controlador projetado apresenta ação de controle por realimentação de estados. Os ganhos de realimentação para cada regra do controlador difuso são obtidos a partir de um problema de otimização formulado através de LMIs. / It is proposed an Otto cicle engine idle speed H \'INFINITE\' Takagi-Sugeno fuzzy control. It is presented an Otto cicle engine idle speed fuzzy model. This model is then used to control design. The H \'INFINITE\' fuzzy control is designed to reject external load disturbance effect at idle speed engine rotation. A specifc idle speed operation range is defined to both actions control, throttle plate position and spark advance. A state feedback control is designed. A LMI optmization problem is used to find the state feedback gains at each fuzzy control rule.