[pt] O controle ativo de vibrações consiste na supressão ou atenuação das vibrações mediante a adição deliberada de forças de controle ao sistema. O controle ativo de vibrações tem um grande interesse na indústria aeroespacial devido às restrições de peso. As técnicas de controle ótimo não são propícias quando se tem dinâmica não-modelada, incertezas paramétricas e ambientes ruidosos, como é o caso na indústria aeroespacial. Assim, as técnicas de controle robusto parecem mais adequadas. A procura da maior família de perturbações em torno de uma dada planta nominal estabilizável por um único contro-lador em malha fechada pode ser formulada como o problema de controle H 1 . De fato,para muitos problemas de controle que requerem bons desempenhos, como por exemplo,controle de grandes sistemas espaciais, o controle ótimo robusto (controle H2=H 1 ) é um dos que assegura a robustez em estabilidade e o desempenho ótimo requerido. O presente trabalho considera o problema de atenuação de distúrbios para uma viga flexível simplesmente apoiada. A viga é modelada como um sistema de parâmetros concentrados. Um procedimento é estabelecido de forma que se leve em conta o desempenho da viga controlada e a robustez em estabilidade do sistema controlado. O problema de controle foi formulado em um contexto hilbertiano que permitiu garantir a existência (e unicidade) da solução. Uma aproximação do controlador é calculada através de uma pro- jeção da solução em um espaço de dimensão finita gerado pelo método de Galerkin considerando-se funções racionais como base para um espaço de Hardy ponderado. Resultados da aplicação indicam que o desempenho é fortemente relacionado à estabilidade. Existe um compromisso entre estabilidade e desempenho. / [es] EL control activo de vibraciones consiste en suprimir o atenuar las vibraciones adicionando deliberadamente fuerzas de control al sistema. El control activo de vibraciones levanta gran interés en la industria aeroespacial debido a las restricciones de peso. Las técnicas de control óptimo no son propicias cuando se tiene una dinámica no modelada, errores paramétricas y ambientes ruidosos, como es el caso en la industria aeroespacial. Así, las técnicas de control robusto parecen más adecuadas. La búsqueda de la mayor familia de perturbaciones en torno a una planta nominal, estabilizable por un único controlador en malla cerrada puede ser formulada como el problema de control H1. De hecho, para muchos problemas de control es necesario un buen desempeño, como por ejemplo, el control de grandes sistemas espaciales, el control óptimo robusto (control H2=H1 ) es uno de los que asegura la robustez en estabilidad y el desempeño óptimo requerido. El presente trabajo considera el problema de atenuación de disturbios para una viga flexible simplemente apoyada, modelando la viga como un sistema de parámetros concentrados. Se establece un procedimiento que considera el desempeño de la viga controlada y la robustez en estabilidad del sistema. El problema de control fue formulado en un contexto hilbertiano, lo que permitió garantizar la existencia (y unicidad) de la solución. Posteriormente, se calcula una aproximación del controlador a través de una proyección de la solución en un espacio de dimensión finita generado por el método de Galerkin considerando funciones racionales como base para un espacio de Hardy ponderado. Los resultados de la aplicación indican que el desempeño está fuertemente relacionado con la estabilidad. Existe un compromiso entre estabilidad y desempeño.

[pt] Quando um sistema elétrico de potência é levado a operar no estado de emergência, em tempo real de operação, o principal objetivo do centro de controle é calcular controles corretivos com a finalidade de levá-lo à região normal o mais rápido possível. A maioria das vezes, em tal situação, deve ser necessário calcular e implementar ações de controle, tais como redespacho de geração de potência ativa e reativa para eliminar as restrições de operação violadas, conservando as restrições de carga satisfeitas. Esta pesquisa foi desenvolvida tendo como objetivo: a) a revisão crítica de alguns algoritmos que usam formulações lineares conhecidos até o momento, para calcular controles corretivos; b) a elaboração de uma modelagem matemática deste problema; c) a análise dos aspectros algébricos das formulações lineares e suas conseqüências na obtenção da solução; d) a proposição de uma formulação mais completa e concisa. Vários métodos são apresentados e aplicados em um sistema de pequena dimensão. / [en] When an electrical power system gets into na emergency state during its real time operation the main objective of the control center is to calculate corrective controls in order to put the system back in the normal region as fast as possible. Almost every time, in such a situation, it ought to be necessary to calculate and implement corrective actions, such as real and reactive constraints, while keeping the load constraints satisfied. This research was developed having as objectives: a) the critical review of many of the algorithms using linear formulations know up to now for calculating corrective controls; b) the elaboration of a mathematical model of this problem; c) the analysis of algebraic aspects of the linear formulations and theirs consequences on the solution; d) the proposition of a more complete and concise formulation. Several methods are presented and applied to a small size system

[pt] Analisa-se e compara-se o desempenho Nominal e Robusto de Estruturas de Controle e projetados buscando a ordem mínima. A análise é realizada através das figuras de Mérito tradicionais e testes de Robustez. Discute-se a viabilidade de aplicações práticas destes controladores. / [en] In this work Nominal and Robust Performance of projected Control Structures are analysis is made with the traditional specifications and robustness tests. The viability of practical appliance of these controllers are discussed.

[pt] Neste trabalho são desenvolvidos os circuitos de controle e acionamento necessários para que uma memória de núcleos de ferrite, de 4k de capacidade, funcione como memória auxiliar de um display comandável pelo computador IBM-1130. Esta memória deverá armazenar instruções e dados fornecidos ao display de modo que este possa solicitá-los à qualquer momento sem necessitar ligação com o computador. Assim como o display, este trabalho também faz parte de um projeto maior, que inclui uma Interface de Uso Geral e outras Unidades Periféricas, em desenvolvimento no Departamento de Engenharia Elétrica da PUC/RJ. Inicialmente é feito um resumo histórico dos vários tipos de memórias e um estudo mais pormenorizado das memórias de núcleos de ferrite. O problema de acionamento e controle da memória é apresentado, primeiramente, de modo geral e, em seguida, reduzido às condições particulares propostas para facilitar a compreensão da solução adotada e permitir prever os resultados que devem ser obtidos. Em seguida resultados experimentais dos circuitos desenvolvidos são apresentados e comparados com os previstos. Finalmente é feito em Apêndices um estudo resumido do núcleo de ferrite como elemento de circuito, mostrando os problemas existentes no acionamento e detenção da resposta. / [en] This work describes tje construction of na Auxiliary Memory Unit which connects a 4k-word ferrite core memory to a display controlled by na IBM 1130 computer. The memory separates the Display unit so that there is no need for any direct connection of the display and the computer. The Auxiliary Memory Unit and the display are parts of a larger project curently under development by the Departament of Electrical Engineering of the Catholic University of Rio de Janeiro. The first chapter presents a short survey of different types of computer memories with particular attention given to the ferrite core memories. The seccond and third chapters describe how data is transferred between the computer and the Auxiliary Memory Unit. An attempt is made to explain and justify the approach in this work. In the last chapter, pratical results and conclusions are presented.

[pt] Este trabalho apresenta uma abordagem de modelagem de sistemas dinâmicos, em conjunção com uma nova proposta de controladores embarcados para veículos automotores. Nesta nova proposta, além de ser possível modificar o controle aplicado à dinâmica veicular, por intermédio da habilitação e desligamento sucessivos de controladores locais específicos, também é possível modificar a complexidade do modelo dinâmico do automóvel, fazendo-o se comportar o mais próximo possível de como o homem o percebe: em partes e com complexidades diferentes à medida que se alteram as situações operacionais. Esta abordagem aproxima o veículo do conceito de homeostase empregado nas ciências médicas, que determina o funcionamento normal do corpo humano. Ela reconhece a capacidade de um controlador hierarquizado de alto nível determinar doses de ações de controle para situações críticas distintas conseguindo, com isso, restabelecer uma condição de estabilidade local que, por consequência, tende a garantir a estabilidade global do veículo. Este trabalho apresenta as considerações teóricas e o princípio dos desenvolvimentos para a obtenção do Controlador Homeostático, junto com simulações e aplicações em casos particulares. / [en] This work presents a technique for modeling dynamic systems together with a new proposal for the design and development of embedded controllers for automotive systems. In this new approach not only is it possible to modify the applied controller to vehicle dynamics by simply enabling or disabling successive specific local controllers, but it is also possible to change complexity of the dynamic model of the car. With this approach the designer makes the vehicle behave closer to what is perceived by humans: a vehicle in parts and with different complexities as operational situations may change. This approach approximates the vehicle to the homeostasis concept, employed in medical sciences, which determines the normal behavior of the human body. It recognizes the ability of a high level hierarchical controller to determine small control actions for critical specific scenarios. By that the controller reestablishes local stability and, as a direct consequence, ensures global stability of the vehicle. This work presents theoretical considerations and the initial developments in order to achieve the Homeostatic Controller. It also presents simulations and applications to specific cases.

[pt] Nesta dissertação, um transportador pessoal robótico auto-equilibrante (TPRE) foi desenvolvido, consistindo de uma plataforma com duas rodas que funciona a partir do equilíbrio do indivíduo que o utiliza, assemelhando-se ao funcionamento do clássico pêndulo invertido. Entre as características que o TPRE tem, podem-se destacar a rapidez na movimentação, o uso de um espaço reduzido, alta capacidade de carga, e capacidade de fazer curvas de raio nulo. Ao contrário de veículos motorizados tradicionais, o TPRE utiliza alimentação elétrica, portanto não gera emissões poluentes e, além disso, não contribui com poluição sonora. Para a locomoção, são utilizados dois motores de corrente contínua de potências entre 0,7HP e 1,6HP. Para medir o ângulo de inclinação e a velocidade da variação do ângulo de inclinação, é utilizado um acelerômetro de três eixos e um girômetro de um eixo. Para indicar a direção do TPRE, foi utilizado um potenciômetro deslizante. A modelagem dinâmica do sistema foi feita usando o método de Kane, utilizada posteriormente em simulações na plataforma Matlab. O controlador lê os sinais provenientes do acelerômetro, do girômetro e do potenciômetro deslizante, e envia o sinal de controle, em forma de PWM, a placas controladoras de velocidade dos motores, usando a linguagem eLua. Os algoritmos de controle desenvolvidos neste trabalho foram PID, Fuzzy e Robusto, tendo como variáveis de controle o erro e a velocidade da variação do erro do ângulo de inclinação. Experimentos demonstram que os controles Fuzzy e Robusto reduzem significativamente as oscilações do sistema em terrenos planos em relação ao PID. Verifica-se também uma maior estabilidade para terrenos irregulares ou inclinados. / [en] A Self Balancing Personal Transporter (SBPT) is a robotic platform with two wheels that functions from the balance of the individual who uses it, resembling the operation of classic inverted pendulum. In this thesis, a SBPT is designed, built and controlled. Among the features from the developed SBPT, it can be mentioned: relatively high speeds, agility, compact aluminum structure, zero turn radius, and high load capacity, when compared to other SBPT in the market. Unlike traditional motor vehicles, the SBPT uses electric power, so there is no polluent emissions to the environment and no noise pollution. It is powered by two motors with output powers between 0.7HP and 1.6HP. To measure the tilt angle and its rate of change, a three-axis accelerometer and a gyroscope are used. The turning commands to the SBPT are sent through a potentiometer attached to the handle bars. The method of Kane is used to obtain the system dynamic equations, which are then used in Matlab simulations. The controller, programmed in eLua, reads the signals from the accelerometer, gyroscope and potentiometer slider, process them, and then sends PWM output signals to the speed controller of the drive motors. This thesis studies three control implementations: PID, Fuzzy and Robust Control. The control variables are the error and error variation of the tilt angle. It is found that the Fuzzy and Robust controls are more efficient than the PID to stabilize the system on inclined planes and on rough terrain.

[pt] Esta tese teve como objetivo o estudo do problema de Desempenho H2 Robusto, com enfase para o caso de perturbações lineares não estruturadas nos fatores coprimos normalizados da função de transferência que representa uma determinada planta nominal. A primeira parte desta tese foi dedicada à determinação de um novo índice de Desempenho H2 Robusto pela utilização de limitantes superiores, levando em conta dois fatores: melhoria destes limitantes com relação aos limitantes propostos na literatura e viabilidade de sua implementação numérica. A parte seguinte da tese foi dedicada à determinação de elementos que influenciam no Desempenho H2 Robusto. Estes elementos serviram de base para a definição de problemas de controle multiobjetivos que, por sua vez, geraram uma classe de controladores sobre a qual foi otimizado o índice de Desempenho H2 Robusto proposto nesta tese. / [en] The objective of this thesis was the study of the Robust H2 Performance problem, with emphasis on the case of linear and unstructured perturbations on the normalized coprime factors of the transfer function that represents the nominal plant. The first was dedicated to the determination of a new Robust H2 Performance index, by the utilization of upper bounds, taking into accunt two factors: better upper bounds, with relation to upper bonds proposed in the literature, and numerical implementation viability. The second part was dedicated to the determination of elements that have influence in the Robust H2 Performance. These elements became a basis for the definition of multiobjetive control problems, that generate a class of controllers, over which the Robust H2 Performance index, proposed in the first part of this thesis, was optimizated.

[pt] Esta tese apresenta um estudo na área de controle robusto não paramétrico, mais precisamente relacionado ao Problema H2/Hinf. O Principal objetivo deste trabalho consiste no projeto de controladores por uma abordagem direta sobre o problema mencionado, baseada em método de Gallerkin. Dois métodos foram propostos, sendo denominados Expansão em Base Pré-Estabelecida (EBPE) e Expansão em Base Otimizada (EBO). Para a aplicação destes métodos, os controladores estabilizantes do sistema em estudo devem ser explicitados por intermédio da parametrização de Youla. Em seguida, uma nova parametrização é realizada a fim de colocar o problema resultante em um formato padrão, com a norma Hinf sob a forma do problema de Nehari. Um controlador calculado por EBO ou EBPE possui ordem previamente determinada, estabiliza internamente a planta, minimiza um funcional de desempenho e satisfaz a um nível pré- especificado de robustez em estabilidade. Em EBPE, uma base é escolhida para o espaço solução e o ajuste dos coeficientes de seus vetores é realizado minimizando o critério proposto. A vantagem deste método é resolver um problema de otimização convexo. Por outro lado, a escolha dos vetores que participarão da base truncada já estará definida, levando a uma solução com ordem superior àquela obtida por EBO e um mesmo nível de desempenho. No método EBO, as tarefas de escolha dos vetores que participarão da base e seus respectivos ajustes de coeficientes são realizados simultaneamente. Embora este problema seja não convexo, sua vantagem reside na possibilidade de encontrar soluções com ordens relativamente menores em comparação com aquelas por EBPE para um mesmo nível de desempenho. Adicionalmente, discute-se alguns resultados teóricos, onde a existência e a unicidade da solução do Problema H2/Hinf são demonstradas. Mostra-se também que a sequência de controladores calculados pelos métodos propostos, à medida que a ordem aumenta, converge para a solução ótima do problema original. / [en] This thesis presents a study on the subject of robust and non parametrical control, more precisely related to the Mixed H2/Hinf problem. The main purpose of this work consists in the controllers design by a direct approach over the mentioned problem, using Galerkin`s method. Two numerical methods were proposed, being known as Pre- Established Basis Expansion (EBPE) and Optimized Basis Expansion (EBO). For the application of these methods, the stabilizing controllers of the system under analisys must be explicated by Youla`s parametrization. After this, a new parametrization is performed in order to set the problem in a standard format, with the Hinf-norm in the Nehari problem. A controller computed by EBO or EBPE has a previously specified order, internally stabilizes the plant, minimizes a performance functional and satisfies a pre- established robustness stability margin. In the EBPE method, a basis is chosen from space solution and the adjustment of the vectors` coefficients is performed minimizing the proposed criterion. The advantage is solve a convex optimization problem. By the other side, the choice of vectors in the truncated basis will be defined, leading to a solution with a higher order than the one obtained by the EBO approach, for the same performance level In the EBO method, both the vectors` choice in the truncated basis and their respective coefficient adjustment are performed simultaneously. The Youla`s parameter is approximated by the class of real, rational, proper and stable transfer function and the project variables are the coefficients of the numerator and denominator polynomials. Although this problem is a non- convex one, its main advantage lies in the possibility of finding controllers of relatively lower orders than ones by EBPE at the same level of performance. In addition, some theoretical results are discussed, where the existence and uniqueness of Mixid H2/Hinf problem solution are proved. It is also shown that the sequence of controllers computed by the proposed methods, as order increase, converges to the solution of the original problem.

[pt] O Planejamento econômico, abordado como um problema de controle, tem por objetivo estabelecer trajetórias ótimas (ou sub-ótimas) para as variáveis que estão sujeitas ao controle do Governo. Isto significa dizer que as varáveis de política (controle) não mais serão arbitrariamente determinadas pelos seus planejadores, sendo agora resultantes de um processo de otimização , tendo em vista o cumprimento de metas previamente estabelecidas. Neste artigo aplicamos um controlador adaptativo de certeza equivalente a um modelo macroeconométrico da economia brasileira, considerando erro de medida nas variáveis de estado. A adoção de um controlador adaptativo é justificada tendo em vista as críticas (principalmente a crítica de Lucas) que recaíram sobre os modelos macroeconométricos estacionários. Uma das formas adequadas de se tratar a não estacionariedade de tais modelos é por intermédio de um controlador adaptativo cujo objetivo será controlar e identificar simultaneamente o modelo em questão. Apresentamos uma pequena resenha das aplicações de controle ótimo e controle adaptativo em problema econômicos, ressaltando a aplicação de ambas as técnicas em modelos macroeconométricos com expectativas racionais. Por intermédio de simulações comparamos a política realmente efetivada pelo governo federal e a política ótima obtida via controle ótimo não adaptativo. / [en] Economic planning, when considered as a control problem, has as its objective establishing optimal (or sub-optimal) trajectories for the variables subject to Government Control. This means that the policy variables (control), instead of being arbitrarily determined by the policymakers, will be the result of an optimization process, with the objective of reaching pre-established goals. In this work a Certainly Equivalence Adaptative Control is applied to a macroeconometric model of the Brazilian economy with measurement error. Since the employment of time-invariant models has been widely criticized (Lucas critique) the model used here is time- varying. An adequate way to treat such a case is through an adaptative control scheme, in which control and identification of the model are perfomed simultaneously. By means of simulations the policy obtained with the adaptative controller is compared to the policy adopted by the Brazilian Government.

[pt] As técnicas de Controle Hierarquizado vem sendo aplicadas a contextos cada vez mais gerais, chegando agora, por exemplo, a sistemas a parâmetros distribuídos. Apresenta-se uma formalização axiomática do problema de controle ótimo que elas resolvem, buscando maior clareza neste processo. Desenvolve-se a aplicação do Controle Hierarquizado a sistemas compostos com sub-sistemas regidos por equações diferenciais parciais, através de uma definição formal, e chegando a alguns teoremas de aplicabilidade. Escreve-se as equações de dois exemplos, um dos quais representa o problema de controle ótimo de um forno de aquecimento de material transportado por uma esteira rolante. / [fr] Depuis quelques annés, les techniques do Commande Hierarchisée ont nu leur champ d’application s’ elargir, atteignant, par exemple, les systèmes à parametres repartis. Ce travail presente une formalisation axiomatique du problème de commande optimale complexe em vue d’une simplification de l’ètude de ces processus. Nous developpons l’application de la Commande Hierarchisée dans de systèmes composés avec sous-systèmes Regis par des equations diferentielles partielles, par une definition formelle. Nous arrivons à des théorèmes sur l’applicabilité de la mèthode. Nous écrivons les equations de resolution d’un problème de commande optimale d’um four de chauffage de material transporté par um tapis roulant.