Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-06-29T22:59:45Z No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5) / Rejected by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br), reason: Corrigir referência. on 2017-07-03T12:21:49Z (GMT) / Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T14:22:25Z No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T16:48:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T16:58:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-04T17:03:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This dissertation proposes the development of a Fuzzy-PID hybrid controller for the height stability control of a four-engine type UAV. The work also contemplates the development of a classical PID controller, used to compare with the hybrid one purposed. The AuRoRA platform is used for the realization of tests with both of the control structures, being this one provided with the parameters of the Drone used. With the test results, it was possible to conclude that both of the controllers, the classical PID and the Fuzzy-PID, are able to perform the Drone height control, and the hybrid control obtained some advantages such as the ability of self-adjust with the system variation, that dispenses the manual tuning of the gains, besides presenting an improvement in the Drone height stability / Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um controlador híbrido Fuzzy-PID para o controle de estabilidade de altura de um VANT do tipo quadrirrotor. O trabalho ainda contempla o desenvolvimento de um controlador PID clássico, utilizado para fins de comparação com o controlador híbrido proposto. A plataforma AuRoRA é utilizada para a realização dos testes com ambas as estruturas de controle, sendo a mesma munida dos parâmetros do Drone utilizado. Com os resultados dos testes, foi possível verificar que ambos controladores, PID clássico e Fuzzy-PID, são capazes de realizar o controle de altura do Drone, tendo o controle híbrido obtido algumas vantagens como a capacidade de auto ajuste mediante variações no sistema, o que dispensa as sintonias manuais dos ganhos, além de apresentar uma melhoria na estabilidade da altura do Drone / 2017-06-29

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5685009 bytes, checksum: 7c7cec127c61d91393979e6be4ef4ab5 (MD5) Previous issue date: 2012-12-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a theoretical and experimental study of a PID control-Proportional, Integral and Derivative using PELTIER module that achieves precision of about 0.01oC. It is developed to study the integrated instrumentation and control heat transfer. Based on this we developed a heat signal generator on a flat surface and applied to the measurement of thermal properties, in a system similar to electrical circuit. After several experiments, the results indicates the validity of the proposal. / Neste trabalho apresenta-se um estudo teórico e experimental de um controle P.I.D.- Proporcional, Integral e Derivativo, utilizando módulos Peltier s que alcançam precisão de cerca de 0.01oC. É desenvolvido o estudo da instrumentação e controle integrado à transferência de calor. Baseado neste controle foi desenvolvido um gerador de sinais térmicos em uma superfície plana e aplicado na medida de propriedades térmicas, em um sistema semelhante ao circuito elétrico. Após vários ensaios experimentais usando amostras sólidas, os resultados indicam a validade da proposta.

Uma das técnicas de controle avançado que vem ganhando destaque no cenário econômico e ecológico, focando maior sustentabilidade e a otimização dos processos, é o controle preditivo, o qual já vem sendo aplicado em indústrias químicas e petroquímicas. Esta dissertação trata do desenvolvimento de um controle preditivo aplicado a uma planta piloto de neutralização de pH, presente no Laboratório de Controle de Processos Industriais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O desenvolvimento do projeto pode ser dividido em quatro etapas: implementação das malhas de controle regulatório, identificação dos sistemas, construção do controlador preditivo, aplicações e análises experimentais. Na primeira etapa foi necessário estudar o sistema em questão e implementar algumas malhas internas usando controladores PID. Na segunda etapa foi realizada a identificação do modelo da planta, ressaltando que pontos de operação e ajuste de parâmetros internos são determinantes para a modelagem. Já na terceira etapa desenvolveu-se um controlador preditivo, através de softwares auxiliares como o MATLAB e o IIT 800xA da ABB, que foram utilizados para o desenvolvimento e implementação do algoritmo de controle. Por fim, na última etapa, foi feita a análise e comparação dos resultados, quando se submete à planta a um controlador PID, quando aplicado um controlador preditivo em cascata com controladores PID e quando se utiliza apenas o controlador preditivo com ação direta nos atuadores. / The predictive control is an advanced control technique which has gained evidence in the economic and ecological context because the search for sustainability and process optimization. This control has already been applied by the chemical and petrochemical industries. The purpose of this project is to develop a predictive controller which will be applied in a pH neutralization plant located in the Industrial Processes Control Laboratory at Polytechnic School of the University of São Paulo. The development of this project can be divided into four stages: implementation of regulatory control loops, identification of the system, construction of the predictive controller, applications and experimental analysis. The first step is necessary in order to study the plant and to implement some internal loops using PID controllers. In the second step, the identification process of the plant model will be done. It is important to note that operating points and internal parameter settings are very important for modeling. In the third stage, using the model obtained from the identification process, a predictive controller is built from auxiliary software such as MATLAB and IIT 800xA (by ABB), which will be used for the development and implementation of the control algorithm. Finally, the last step consists in collecting and analyzing the results of the pH neutralization plant. At this stage the responses of each controller will be compared: PID controller, MPC controller in cascade mode with PID and MPC controller acting directly on actuators.

No description available.

Due to the unsustainable space debris environment in Low Earth Orbit, debris objects must be removed to ensure future safe satellite operations. One proposed concept for deorbiting larger space debris objects, such as decommissioned satellites or spent upper rocket stages, is to use a chaser spacecraft connected to the debris object by an elastic tether, but the required technology is immature and there is a lack of flight experience. The inoperable satellite, Envisat, has been chosen as a representative object for controlled re-entry by performing several high thrust burns. The aim of this paper is to develop a control system for the deorbit phase of such a mission. Models of the spacecraft dynamics, the tether, and sensors are developed to create a simulator. Two different tether models are considered: the massless model and the lumped mass model. A switched linear-quadratic-Gaussian (LQG) controller is designed to control the relative position of the debris object, and a switched proportional-integral-derivative (PID) controller is designed for attitude control. Feedforward compensation is used to counteract the couplings between relative position and attitude dynamics. An analysis of the system suggests that the tether should be designed in regard to the control system and it is found that the lumped mass model comes with higher cost than reward compared to the massless tether model in this case. Simulations show that the control system is able to control the system under the influence of modeling errors during a multi-burn deorbit strategy and even though more extensive models are suggested to enable assessment of the feasibility to perform this mission in reality, this study has resulted in extensive knowledge and valuable progress in the technical development. / En ökande mängd rymdskrot har lett till en ohållbar miljö i låga omloppsbanor och föremål måste nu tas bort för att säkerställa framtida satellitverksamhet. En föreslagen metod för att avlägsna större skrotföremål, såsom avvecklade satelliter och använda övre raketsteg, är att koppla en jagande rymdfarkost till föremålet med en elastisk lina. Dock är den teknik som behövs inte mogen och det finns en brist på praktisk erfarenhet. Den obrukbara satelliten Envisat har valts som representativt objekt för kontrollerat återinträde genom flera perigeumsänkande raketmanövrar. Syftet med detta arbete är att utveckla ett system för att kontrollera de två sammankopplade rymdfarkosterna under avlägsningsfasen under ett sådant uppdrag. Modeller för farkosternas dynamik, den sammankopplande linan och sensorer byggs för att utveckla en simulator. Två olika modeller för linan undersöks: den masslösa modellen och den klumpade nodmassmodellen. En omkopplande regulator designas genom minimering av kvadratiska kriterier för att kontrollera skrotföremålets relativa position till den jagande farkosten. Vidare designas en omkopplande proportionerlig-integrerande-deriverande (PID) regulator för att reglera pekningen hos den jagande farkosten. Kompensering genom framkoppling används för att motverka de korskopplingar som förekommer mellan translations- och rotationsdynamiken. En analys av systemet visar att linan bör designas med reglersystemet i åtanke och det framkommer att nackdelarna överväger fördelarna för den klumpade nodmassmodellen jämfört med den masslösa modellen. Simuleringar visar att reglersystemet klarar att kontrollera systemet under ett scenario med flera manövrar och under inverkan av modellfel. Även om mer omfattande modeller föreslås för att möjliggöra en fullständig bedömning av genomförbarheten för detta uppdrag så har denna studie resulterat i en omfattande kunskapsvinst och värdefulla framgångar i det tekniska utvecklingsarbetet.

I denna rapport utreds olika metoder för att kunna reglera vattennivån i vattenkraftverket Avesta Lillfors i Dalarna. Två kraftverk ligger endast 900 m uppströms och detta gör att svarstiderna blir korta och regleringen blir lätt nervös. Att använda sig av vattennivåreglering i ett kraftverk för-enklar dess styrning då anpassning till inflödet sker automatiskt. En flödestabell har tagits fram genom mätningar i turbinen, med hjälp av Winter-Kennedy-metoden. Denna tabell används för att kunna fram-koppla regulatorn och därmed dämpa stora variationer i inflödet. Dessu-tom har en modell av älven skapats och testats med en återkopplad PID-regulator. Utefter dessa tester har lämpliga parametrar tagits fram, som ger önskad stabilitet, noggrannhet och snabbhet. Simuleringar har även gjorts med reglermetoden Fuzzy logic. / This report evaluates different methods to create a stable regulation of the water level in the hydro power plant Avesta Lillfors, in county Dalar-na. Another pair of plants are located just 900 m up the stream, which is why the regulation has to act fast. If the water level can be regulated and automatically adjust to the incoming flow, it facilitates the control of the plant. A flow chart is created from measurements in the turbine, using the Win-ter-Kennedy method. The results are used for feedforward control. A PID-regulator with feedback is also simulated in a model of the river. This helps finding the parameters that provide a stable, accurate and fast regu-lation. Fuzzy logic control has also been simulated.

Technology advances each day, with every advancement new and improved products are accompanied. Robots come in various shapes and sizes, from the size of a fly to the size of a human being. The purpose of this project is to further our understanding in how to build a robot, more specifically, a mono wheeled robot and design control systems enabling it to balance by itself. The robot is a one-wheeler with ducted fans on top. It is to balance with the help of the wheel in one direction and with ducted fans in the perpendicular direction.The robot succeeded in balancing with the wheel. However with help of the fans the robot only managed to balance for approximately 20 seconds. Analysing the frequency content from figures 5.2, 5.4, 5.3 resulted in finding frequencies under 1Hz being dominant in the output signals from the control system, observing this a clear oscillation frequency was only determined for the ducted fan system while the wheel system was non periodic. The study concluded that one cannot stabilize the control systems individually because that can lead to disturbances for the other. The results showed that even though the wheel’s control system was stable, it was affected by the second control system, causing disturbances. / För varje dag som går tar tekniken ett steg frammåt, hela tiden med nya och förbättrade produkter. Robotar kommer i olika former och storlekar, från storleken av en insekt till storleken av en människa. Syftet med detta projekt är att utvidga förståelsen över hur man bygger en robot, mer specifikt, en enhjulig robot samt hur man konstruerar ett reglersystem för att få roboten att balansera på egen hand. Roboten är en enhjuling med fläktar. Syftet är att bygga och programmera den till att balansera på egen hand, i ena riktningen med hjulet och i andra riktningen med fläktarna. Roboten lyckades balansera med hjälp av hjulet, men med fläktsystemet balancerade roboten endast i cirka 20 sekunder. Med hjäp av frekvenspspekrumen i figurer 5.2, 5.4, 5.3 försöktes en oscillationsfrekvens och periodtid tas fram, detta erhölls endast för fläktsystemet då hjulsystemet inte gav en tydlig oscillationsfrekvens. Slutsatsen som drogs var att det inte går att stabilisera de individuella systemen separat och sedan kombinera dem. Detta på grund av att det leder till att det ena systemet riskerar att agera som en störsignal till det andra systemet.

The objective of this project is to produce a prototype hydroponic farming solution with improved robustness from external fault factors. This means that the plants will not be grown in soil, but instead in water with a majority of its parameters being monitored and regulated. This with the aim of producing a more efficient and automatic system than traditional farming principles. Using less water and other harmful pesticides. The particular type of hydroponic system will be a NFT system (Nutrient Film Technique) which traditionally operates with a pump constantly feeding water to the plants. The main objective then is to find a way to reduce the reliance on this pump and make the system more robust. The result was a prototype hydroponic system that successfully could monitor and maintain predetermined growth parameters. It was also operate with a constant water flow without the need for constant pump usage. / Målet med detta projekt är att framställa en prototyp av ett hydroponiskt odlingssystem med förbättrad robusthet mot externa faktorer. Det innebär att växterna inte planteras i jord utan i vatten, där en majoritet av relevanta parametrar kan övervakas och kontrolleras. Detta med syftet att skapa ett mer effektivt och automatiserat system, jämfört mot traditionella jorbruksmetoder. Där mindre vatten används och helt utan bekämpningsmedel under växt processen. Det specifika hydroponiska odlingssystemet som kommer användas är ett NFT system (eng. Nutrient Film Technique) vilket traditionellt fungerar genom att konstant låta en pump bevattna växterna. Det primära målet är därför att minska beroendet på pumpen och göra systemet mer robust. Resultatet blev en prototyp av ett hydroponiskt system som kan mäta och styra faktorer som identifierats som viktiga för plantornas växtprocess. Systemet lyckades även med att hålla ett stabilt vattenflöde, utan användandet av en pump.

No description available.

There are many ways to produce energy, using e.g. gas or hydro turbines. To guarantee a stable power output, it is important to consider components that could control and adjust the output power automatically. The intention of this thesis work is to carry out a pre-study and system design of a mobileplatform simulator system that could be used by companies like Siemens and help them to reduce their OPEX (Operational expenditure) and easily evaluate their AVR (AutomaticVoltage Regulator) solutions and test improvements. In this document, Siemens has decided to call the simulator system, MPSS (Mobile Platform Simulator System). The pre-study includes the theory behind energy production, synchronous generator, simulator system, AVR, control systems and electrical grid. Furthermore, the pre-study includes selection of the proposed components for the simulator system and design of the complete simulator system that will be built by the Siemens R&D engineers at a later stage. The Mobile Platform Simulator System (MPSS) is intended to test the AVR performance, which is a component with its prime purpose being to maintain the output voltage values from the generator at a fixed value, regardless of the current being drawn by the load. It is important that these output values are constantly regulated during the process of producing electricity, so that problems such as overvoltage, overcurrent etc. can be prevented. The MPSS will also be able to simulate real working scenarios e.g. from the different components of an energy production system, such as gas and hydro turbine, synchronous generator, AVR, electrical grid and serve for personnel training. The MPSS will consist of three main components; Simulator, AVR and control system. Therefore, the report will initially provide the background and general theory behind the synchronous generator, AVR and control system used in power generation systems. General information about the electrical grid is also provided. Furthermore, the report suggests the best possible choice for the necessary components to build a MPSS as well instructions on how to perform event simulation. The necessary documentation, including a circuit diagram to support the building of the MPSS by the R&D engineers at late stage, is also provided. Finally, the general analysis of the technical and non-technical aspects related to the choice of components, work process, method and result are discussed in the end of this report. / Det finns många sätt att producera energi, genom användning av exempelvis gas- eller hydroturbiner. För att garantera en stabil produktion är det viktigt att noga överväga komponenter, som kan styra och justera uteffekten automatiskt. Avsikten med detta arbete är att göra en förstudie och systemdesign av ett simulatorsystem som kan användas av företag som Siemens, med avsikt att hjälpa dem att minska sin driftskostnad(OPEX), och lättare kunna utvärdera sina AVR-lösningar (Automatic Voltage Regulator)och möjliga testförbättringar. För detta arbete har Siemens bestämt att kalla systemet för ett mobilt simulatorsystem eller MPSS (Mobile Platform Simulator System). Förstudien innehåller teorin bakom energiproduktion, synkrongenerator generator, simulatorsystem, AVR, styrsystem och elnät. Ett urval av de olika komponenterna för simulatorsystemet och en slutgiltig design tas fram. Det kompletta simulatorsystemet kommer i ett senare skede att byggas av forsknings- och utvecklingsingenjörerna på Siemens. Simulatorsystemet är avsett att testa AVR-prestanda, vilket är en komponent vars huvudsakliga syfte är att upprätthålla utspänningsvärdena från en generator inom ett fast intervallvärde, oberoende av vilken effekt som en last drar. Det är viktigt att utgångsvärden ständigt regleras under elproduktionsprocesser så att utgångsvärden hålls inom systemets tillåtna gränser så att problem som över-/underspänning, över-/underström, över-/underfrekvens etc. kan förhindras. Simulatorsystemet kommer också att kunna simulera verkliga arbetsscenarier för olika komponenter i ett energiproduktionssystem, såsom gas- och hydroturbin, synkrongenerator, AVR och laster, exempelvis elnät, samt kunna användas vid personalutbildning. Simulatorsystemet kommer att bestå av tre huvudkomponenter; Simulator, AVR och styrsystem. Inledande beskrivning av arbetets bakgrund och allmän teoretisk kring komponenterna synkrongenerator, AVR och styrsystem, som används vid i kraftgenereringssystem, ges. Även en allmän bakgrund om elnätet och dess funktion presenteras. Därefter presenteras förslag på bästa möjliga val av nödvändiga komponenter för att bygga ett simulatorsystem. Ett förslag om hur händelse simulering görs samt vilken nödvändig dokumentation och kretsdiagram som behövs för att bygga ett simulatorsystem presenteras. I slutet av detta arbete presenteras en allmän analys av de tekniska och icke-tekniska aspekterna kring val av komponenter, arbetsprocess samt metod och resultat.