SILVA, W. A. da. Controle preditivo aplicado às malhas de corrente e velocidade de um sistema de acionamento com motor de relutância variável. 2013. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T12:38:48Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_wadasilva.pdf: 1211778 bytes, checksum: 989fc989e1cb425e41a6eb9968a7f9f2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T16:58:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_wadasilva.pdf: 1211778 bytes, checksum: 989fc989e1cb425e41a6eb9968a7f9f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-12T16:58:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_wadasilva.pdf: 1211778 bytes, checksum: 989fc989e1cb425e41a6eb9968a7f9f2 (MD5) Previous issue date: 2013 / The Switched Reluctance Machine (SRM) is increasingly drawing the industry and academic community attention. This is due to the increasing development of power electronics and in the microprocessors field in recent years, allowing the advancement of other drive systems such as with SRM. The competitiveness of the SRM is justified by its low cost of production and maintenance, high power density, robustness and reliability. This dissertation proposes a robust control scheme based on a Generalized Predictive Controller (GPC) belonging to the Model Predictive Controller (MPC) Family applied to current and speed loops of a drive system with SRM. The proposed controller, as well as traditional controllers used in this type of system such as the controller and PID controller by hysteresis are applied in order to provide means of comparison of experimental results. The structure of the controller is based on the design of a filter to allow a rapid response, disturbance rejection, noise attenuation and robustness with a low computational cost. The proposed controller was implemented and the results compared with traditional controllers and analyzed quantitatively by performance indexes. The control routines were implemented using a DSP from Texas Instruments (TMS320F28335), and their main characteristics were indicated. The algorithm’s control software is outlined. The work made use of bench research SRM Robotic’s and Automation Group Laboratory. / O Motor de Relutˆancia Vari´avel (MRV) vem cada vez mais chamando a atenc¸˜ao da ind´ustria e da comunidade acadˆemica. Isso se deve ao crescente desenvolvimento da eletrˆonica de potˆencia e na ´area de microprocessadores nos ´ultimos anos, o que permitiu o avanc¸o de outros sistemas de acionamentos tais como com MRV. A competitividade do MRV se justifica por seu baixo custo de produc¸˜ao e manutenc¸˜ao, uma elevada densidade de potˆencia, robustez e resistˆencia a faltas. O presente trabalho prop˜oe um esquema de controle robusto baseado em um Controlador Preditivo Generalizado (Generalized Predictive Control - GPC) pertencente a fam´ılia de Controladores Preditivos Baseados em Modelo (Model Predictive Control - MPC) aplicados a malha de corrente e velocidade de um sistema de acionamento com MRV. O controlador proposto, assim como controladores tradicionais aplicados neste tipo de sistema tais como o controlador por Histerese e o controlador PID s˜ao tamb´em aplicados com o objetivo de proporcionar meios de comparac¸˜ao dos resultados experimentais obtidos. A estrutura do controlador ´e baseada no projeto de um filtro de modo a permitir uma resposta r´apida, rejeic¸˜ao a dist´urbios, atenuac¸˜ao de ru´ıdos e robustez com um baixo custo computacional. O controlador proposto foi implementado e os resultados comparados com controladores tradicionais e analisados quantitativamente por meio de ´ındices de desempenho. Para execuc¸˜ao das rotinas de controle foi utilizado um DSP das Texas Instruments (TMS320F28335), sendo suas caracter´ısticas principais apontadas. O algoritmo do software de controle ´e esquematizado. O trabalho fez uso da bancada de pesquisa em MRV do laborat´orio do Grupo de Pesquisa em Automac¸˜ao e Rob´otica (GPAR) da Universidade Federal do Cear´a (UFC).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-05-12T04:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333313.pdf: 9333466 bytes, checksum: 2f5c28506b2aa00baf91ae9c8ef458ce (MD5) Previous issue date: 2014 / Nesta dissertação são abordados projetos de hibridização de controladores PID com algoritmos de controle preditivo GPC, que procuram resgatar as propriedades desejadas para o controle de processos complexos onde atraso de transporte dominante, instabilidade e fase não-mínima estão presentes. Descreve-se o procedimento de síntese das leis de controle PID preditivas a partir de modelos de primeira e segunda ordem com atraso de transporte, e demonstra-se com estudos de caso que o comportamento destes controladores assim derivados é equivalente ao comportamento do GPC, quando aplica-se um tipo particular de sintonia. Depois avalia-se em simulações numéricas o seu desempenho com relação ao seguimento de referência e rejeição de perturbações, comparando-se com o desempenho do PID clássico sintonizado com a metodologia SIMC, considerada de desempenho satisfatório pela literatura de controle. Finalmente, dado que existe certa complexidade matemática para o cálculo dos parâmetros e síntese da lei de controle PID preditiva, que pode inviabilizá-la em aplicações embarcadas, são propostos métodos de sintonia baseados em aproximações da lei de controle GPC denominados pseudo preditivos. Demonstra-se com estudos de caso e implementação no PLC300, desenvolvido pela WEG Automação, que estes métodos resultam viáveis de embarcar em equipamentos de controle industriais e são eficientes para acelerar o tempo de resposta em processos com atraso de transporte dominante.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345807.pdf: 39092209 bytes, checksum: 892aa11388857b64f531df1ebedaf6b3 (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho trata o problema de controle de rastreamento do ângulo de esterço e velocidade longitudinal desejados pelo condutor de um veículo inclinável de 3 rodas, enquanto mantém o ângulo de inclinação dentro de uma margem de segurança pré-estabelecida de modo a alcançar uma condução segura e fácil em malha-fechada. A idéia principal é projetar controladores que forcem o ângulo de inclinação e a velocidade longitudinal do veículo a rastrearem trajetórias de referências adequadas, onde a trajetória de referência para o ângulo de inclinação evolui dentro de uma margem de segurança pré-estabelecida. A prática comum utilizada na literatura é determinar a estrutura do controlador com base em modelos aproximados de ordem reduzida do veículo. No presente trabalho, serão projetados controladores lineares e não-lineares para tal problema de rastreamento diretamente em um modelo de um protótipo de um veículo inclinável de 3 rodas com 9-GL (graus de liberdade). Seis diferentes metodologias são usadas: controladores PID, Regulador Quadrático Linear (LQR), realimentação linearizante, controle por modos deslizantes de Slotine, Controle Vetorial Unitário (UVC) de Utkin, e uma extensão do UVC proposta recentemente. Os resultados de simulação comparam os desempenhos destes controladores sob condições nominais, assim como sob perturbações de ventos externos e incertezas paramétricas de massa e altura do centro de massa do veículo.<br> / Abstract : This works treats the control problem of tracking the steering angle and longitudinal velocity desired by the driver of a tilting 3-wheeled vehicle, while keeping its tilt angle within a pre-established safety margin, so as to achieve safe and easy driving in closed-loop. The key idea is to design controllers that force the tilt angle and the longitudinal velocity of the vehicle to track adequate reference trajectories, where the reference trajectory for the tilt angle evolves within a pre-established safety margin. A common practice in the literature is to determine the controller structure based upon reduced order approximate models of the vehicle. In the present work, one designs linear and nonlinear controllers for such tracking problem directly on a 9-DOF model of a prototype of a tilting 3-wheeled vehicle. Six different approaches are used: PID controllers, Linear Quadratic Regulator (LQR), feedback linearization, sliding mode control of Slotine, Unity Vector Control (UVC) of Utkin, and a recently proposed extension of UVC. The simulation results compare the performance of these controllers under nominal conditions, as well as under disturbances of the external wind and parametric uncertainties on the mass and center of mass height of the vehicle.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T21:06:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208780.pdf: 2874045 bytes, checksum: 159b1e2643264f5b63def2398ce4ab3d (MD5) / Os controladores PID (proporcional, integral e derivativo) avançados são controladores compostos de estrutura PID, cujos parâmetros são sintonizados por um dos métodos pertencentes ao controle inteligente, robusto, preditivo, adaptativo, não-linear ou ótimo, sem que se modifique o princípio de atuação desses parâmetros. A proposta desta dissertação é desenvolver e comparar diferentes técnicas de controle PID avançadas aplicadas ao controle, em ambiente de simulação, da espessura de chapas de aço produzidas por um laminador quádruo simples. A motivação deve-se ao fato de ser a laminação a área de maior influência no custo operacional do aço, além do constante esforço dos engenheiros para melhorar o desempenho, a produtividade e a qualidade do produto. No estudo de caso obtém-se a modelagem de uma cadeira de laminação, observando-se as variáveis pertinentes ao controle, bem como a descrição dos principais problemas como o atraso de transporte inerente à medição de espessura e o efeito da excentricidade devida a imperfeição dos cilindros. A dissertação aborda estratégias de controle PID avançados visando melhor o tratamento do atraso de transporte, usando abordagens de controle preditivo generalizado e compensadores PID, apresentando as etapas de desenvolvimento das abordagens avançadas a partir da técnica clássica. As simulações são realizadas para análises do comportamento regulatório da malha de controle, da robustez e da tolerância à excentricidade em regime permanente.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-19T20:57:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:28:23Z : No. of bitstreams: 1 183135.pdf: 11455154 bytes, checksum: 78f44a203e8565a27d3d1028c137afb6 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T01:18:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189079.pdf: 2535930 bytes, checksum: 4eeb399d693e15d2488e7221d1598ac5 (MD5) / Esta dissertação, que tem um caráter teórico-prático, apresenta um estudo do processo de secagem de peças cerâmicas e analisa o projeto e ajuste do sistema de controle de temperatura de um secador vertical de ciclo contínuo. O estudo do comportamento do processo é realizado a partir de um modelo matemático obtido com dados experimentais do secador instalado na linha de produção de monoporosa da Eliane Revestimentos Cerâmicos - Unidade V, em Criciúma - SC. A partir do modelo obtido projetam-se diversas estratégias de controle clássico, controle PI, PID e uma técnica de controle preditivo, o Controle Preditivo Generalizado (GPC) baseado no preditor de Smith. A aplicação destas técnicas ao modelo simulado do secador, permite compara-las tanto do ponto de vista do comportamento dinâmico como da complexidade de implementação. As conclusões desta análise servem para indicar as modificações a serem implantadas no sistema de controle analógico existente no processo real. Finalmente, apresentam-se resultados experimentais com a utilização do controlador PI analógico instalado no processo que mostram as melhorias introduzidas no desempenho do sistema com o ajuste proposto para o controlador. Desta forma o trabalho contribui para a melhoria imediata do comportamento do secador e aponta para futuras modificações do sistema de medição e controle que permitiriam otimizar o seu desempenho.

PID is a prevalent tool of automatic control in both industry and home environment, and PID parameters are often forced to modify because of systematic service on the machines or systems, which is time-costing. The project aims to investigate the possibility of applying neural network and reducing PID configuration in controlling industry process, by means of establishing control models and comparing control performance between conventional PID method and improved PID control based on neural network where two built neural networks are considered as cores to adjust weights which result in the suggested PID parameters. Adaptive learning rate is also applied which is adjusted by the algorithm based on the error changes. Algorithm program is written in Siemens TIA Portal and simulated in Factory I/O. In general, the simulations after analysis have shown that the proposed model has a better performance than conventional PID in terms of steady state, deviations and consistency of control value except tuning time. In the future the author is dedicated to continue improving the mentioned model through quickening learning process, applying better activation function and modifying variable structure and so on.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-10-04Bitstream added on 2014-06-13T19:48:53Z : No. of bitstreams: 1 junqueira_mvn_me_ilha.pdf: 2490518 bytes, checksum: 7e14b1f52c086453d1a4b7b8750cb97e (MD5) / Foi desenvolvido um Eletroestimulador Funcional Microcontrolado para geração de movimentos nos membros inferiores de paraplégicos, visando acelerar o processo de reabilitação. O estimulador neuromuscular é constituído por oito canais microcontrolados, com formas de onda de corrente bifásica, retangular e carga balanceada, com capacidade para fornecer correntes com amplitude de até 140 mA, utilizando modulação por largura de pulso (PWM). Foi implementado um controlador Proporcional Integral Derivativo (PID) embarcado para uso com o eletroestimulador, sendo possível determinar a energia a ser aplicada ao membro estimulado, de forma a mantê-lo em uma posição pré-estabelecida. O projeto desse controlador se baseou em um modelo matemático linear de segunda ordem, que representa o comportamento da força muscular devido a um estímulo elétrico. Para validação e teste do funcionamento do sistema, funções matemáticas que descrevem o comportamento fisiológico do membro inferior foram representadas por circuitos eletrônicos. Desta forma, neste projeto foi possível integrar o controlador, o estimulador e o modelo fisiológico do músculo, observando-se a resposta temporal durante a eletroestimulação, descartando, inicialmente, a realização de testes com pessoas, visando preservar a integridade física dos voluntários. Após a verificação do bom funcionamento do equipamento, realizou-se testes com voluntários aplicando o controle em malha fechada / A Microcontrolled Functional Electrical Stimulation (FES) system was developed for generating movements in the lower limbs of paraplegics in order to accelerate their rehabilitation process. The neuromuscular stimulator consists of eight channels, microcontrolled, rectangular, biphasic current waveform, balanced load, with the ability to deliver current with amplitude of 140 mA using pulse width modulation (PWM). A PID controller was implemented for using with the microcontrolled stimulator, and the energy to be applied to the stimulated member can be determined in order to keep the leg in a pre-determined position. The design of this controller was based on a linear second order mathematical model, which describes the behavior of a muscle strength due to an electrical stimulus. For validation and testing the microcontrolled electrical stimulator system, mathematical functions that represent the physiological behavior of the lower limbs were represented by electronic circuits. Thus, this project integrates the controller, the stimulator and the muscle model, observing the time response during electrical stimulation, avoiding testing it with patients and preserving the physical integrity of the volunteers. After verifying the proper operation of the equipment, tests with volunteers were carried out applying closed loop control

Thesis submitted in fulfillment of the requirements for the degree Master of Technology: Electrical Engineering in the Faculty of Engineering at the Cape Peninsula University of Technology 2014 / A new control strategy for control of the nonlinear process of Dissolved Oxygen (DO) concentration in the aerobic tank of wastewater treatment process is proposed. It provides means to improve the performance of the Linear Proportional Integration and Derivative (LPID) controller by extending it to a Nonlinear Proportional Integration and Derivative (NLPID) controller. The aim of the thesis is to develop methods, algorithms and software for design, simulation, and programmable logic controller (PLC) implementation of NLPID controllers in order to control the nonlinear process of dissolved oxygen. The thesis investigates the possibilities the widely used in theory and industry methods for the design of the LPID controllers for linear processes as Ziegler- Nichols and Pole Placement, to be applied to the design of NLPID controllers for the nonlinear process of DO concentration. Three cases are considered: Case 1: Application of the values of the parameters the linear PID controller designed by the Ziegler-Niched method for the linearized DO process model to be used as parameters of the nonlinear PID controllers to control the DO nonlinear process. Case 2: Application of the values of the parameters of the linear PID controller designed by the Pole placement method for the linearized DO process model, to be used as parameters of the nonlinear PID controller to control the nonlinear DO process. Case 3: Novel, proposed in the thesis, method based on the Pole placement method for direct design of the parameters of the linear and nonlinear PID controllers to control the nonlinear DO process. Software is developed to simulate in MATLAB environment the behavior of the closed loop DO process for the considered cases of controller designs. The results of the simulations show that in the Case1 and the Case 2 it is not possible to use the values of the LPID controller parameters designed for the linearized DO process, directly to control the nonlinear process by the NPID controllers. Additional tuning for some of the parameters is needed. The simulation in the Case 3 shows the excellent behaviors of the closed loop system for all linear and nonlinear PID controllers which prove that the new method is effective and applicable. Real-time simulations of the closed loop system are done in a TwinCAT 3 simulation environment of the Bechkoff EX5020 PLC. The deliverables of the thesis are applicable to many type nonlinear processes in chemical, manufacturing, and other industries.

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Carlos Antonio Alves / Banca: Uender da Costa Faria / Resumo: Foi desenvolvido um Eletroestimulador Funcional Microcontrolado para geração de movimentos nos membros inferiores de paraplégicos, visando acelerar o processo de reabilitação. O estimulador neuromuscular é constituído por oito canais microcontrolados, com formas de onda de corrente bifásica, retangular e carga balanceada, com capacidade para fornecer correntes com amplitude de até 140 mA, utilizando modulação por largura de pulso (PWM). Foi implementado um controlador Proporcional Integral Derivativo (PID) embarcado para uso com o eletroestimulador, sendo possível determinar a energia a ser aplicada ao membro estimulado, de forma a mantê-lo em uma posição pré-estabelecida. O projeto desse controlador se baseou em um modelo matemático linear de segunda ordem, que representa o comportamento da força muscular devido a um estímulo elétrico. Para validação e teste do funcionamento do sistema, funções matemáticas que descrevem o comportamento fisiológico do membro inferior foram representadas por circuitos eletrônicos. Desta forma, neste projeto foi possível integrar o controlador, o estimulador e o modelo fisiológico do músculo, observando-se a resposta temporal durante a eletroestimulação, descartando, inicialmente, a realização de testes com pessoas, visando preservar a integridade física dos voluntários. Após a verificação do bom funcionamento do equipamento, realizou-se testes com voluntários aplicando o controle em malha fechada / Abstract: A Microcontrolled Functional Electrical Stimulation (FES) system was developed for generating movements in the lower limbs of paraplegics in order to accelerate their rehabilitation process. The neuromuscular stimulator consists of eight channels, microcontrolled, rectangular, biphasic current waveform, balanced load, with the ability to deliver current with amplitude of 140 mA using pulse width modulation (PWM). A PID controller was implemented for using with the microcontrolled stimulator, and the energy to be applied to the stimulated member can be determined in order to keep the leg in a pre-determined position. The design of this controller was based on a linear second order mathematical model, which describes the behavior of a muscle strength due to an electrical stimulus. For validation and testing the microcontrolled electrical stimulator system, mathematical functions that represent the physiological behavior of the lower limbs were represented by electronic circuits. Thus, this project integrates the controller, the stimulator and the muscle model, observing the time response during electrical stimulation, avoiding testing it with patients and preserving the physical integrity of the volunteers. After verifying the proper operation of the equipment, tests with volunteers were carried out applying closed loop control / Mestre