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[en] SIMULATION OF A MICROCOMPUTER FOR THE CONTROL OF INDUSTRIAL PROCESSES / [pt] SIMULAÇÃO DE UM MICROCOMPUTADOR PARA CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS

24 May 2007 (has links)
[pt] Este trabalho descreve a modelagem e simulação em tempo de um microcomputador destinado a controlo de processos industriais. O objetivo desejado foi obter dados que permitissem a depuração lógica da arquitetura e projeto lógico considerando a interação temporal entre os sinais do microcomputador. O nível de detalhe observado no desenvolvimento do modelo foi de sistema no que se refere a pastilhas em LSI e de porta lógica quando pastilhas CI foram utilizadas. O programa simulador foi implementado na linguagem SIMSCRIPT II. O simulador será utilizado para desenvolvimento de programas de suporte e microprogramação. / [en] The modelling and simulation of a microcomputer oriented to control of industrial processes is described. The purpose is twofold: first, to permit debugging of the desired microcomputer´s architecture and logic desing, and secondly, to aid in the development of the microprograms to be used with the actual microcomputer. The system model contains assumed LSI and IC chips which are in turn simulated with the aid of the digital computer language SIMSCRIPT II. The LSI´s are simulated at the system level, while the IC´s are simulated down to the gate level.
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[pt] CONTROLE DO FLUXO REATIVO EM UMA SUBESTAÇÃO / [en] VAR CONTROL IN A SUBESTATION

PAULO JORGE MOASSAB 07 February 2008 (has links)
[pt] T.G. será a maior subestação do sistema 1, localizada em um bairro do Rio de Janeiro e está prevista para, em sua etapa definitiva, ter uma potência de 4800 MVA com quatro bancos de transformadores de 500kv/138kV/13,8kV com 600 MVA nominais cada um. Será alimentada por uma linha de transmissão com 2 circuitos de 500 KV através da subestação AD (do sistema 2) tendo ainda 2 linhas de 500 KV alimentando outra subestação do sistema 1 e mais 21 linhas de 138 KV alimentando outras subestações do sistema 1. Devido ao problema de espaço necessário para uma subestação convencional do porte de T.G., optou-se pela solução de utilizar equipamentos blindados em SF6 tanto para o 500KV quanto para o 138 KV. A subestação está prevista para entrar em operação em outubro de 1976, e devido a configuração do sistema foi demonstrado pelos estudos de fluxo de potência a necessidade de controle de reativos em T.G. para suprir a grande demanda do sistema de transmissão que alimenta o sistema 1. Os requisitos de VAR do sistema 1 são consideravelmente sensíveis ao fator de potência das cargas. Nos estudos realizados adotou-se fator de potência 0,98. Com o presente estudo demonstra-se que para o período de 1976 a 1980 pode-se evitar o uso de compensadores síncronos em T.G. pela utilização de taps nos transformadores de T.G., o que permitiria não só reduzir o fluxo de reativos como um melhor controle de tensão. Para o período após 1980 será necessário a instalação de dois compensadores síncronos de 200 MVAr cada nos terciários dos transformadores de T.G., sendo importante fizar que a consideração de cargas com fator de potência 0,98 fazem considerável diferença para a determinação da capacidade nominal dos compensadores síncronos em T.G. A principal característica do sistema é que os compensadores terão de 80% a 100% de sua capacidade suprindo o sistema de transmissão que alimenta o sistema 1. justamente devido a essa particularidade tornou-se importante a escolha de impedância dos transformadores de modo a reduzir ao mínimo possível as perdas reativas no próprio transformador. A escolha da impedância dos transformadores ficou limitada ao nível máximo de curto circuito das subestações de 138KV que interligam o sistema 1 com T.G. Com a instalação dos compensadores em T.G. consegue-se ainda controlar a tensão do sistema adequadamente bem como deixar o sistema 1 relativamente independente do ponto de vista do controle de reativos. / [en] T.G substation will be the largest substation os system 1, being located at a section in Rio de Janeiro city. It will have 4800 MVA in his final stage, with four 600 MVA 500KV/138KV/13,8KV transformers banks, two 500KV incoming transmission lines from A.D. substation (system 2), two 500 KV lines to other system 1 substation and twenty one 138 KV lines to system 1 substations. Due to space problems, the 500 KV and 138 KV swtchgear will be of SF6 type. The substation will be energized in october, 1976 and due to systemconfiguration and demonstrated by load flow studies, it will be necessary to instal VAR control at T.G. to minimize the transmission system VAR requirements. These requirements of system 1 are sensitive to load representation. The assumption of. 98 power factor loads maker considerable difference to the synchronous condenser rating at T.G. One of the goals of this work, is to show that between 1976 and 1980, synchronous condensers are not necessary, its role being performed by tap changers installed in the T.G. transformers. After 1980 the instalation of two synchronous condensers of 200 MVar at the T.G. transformers tertiary will be necessary. It is important to realize that 80% to 100% of condensers capacity is use to supply the transmission system. The use of transformers with lower impedances will be important to minimize VAR losses at transformers, but will increase three phase short circuit level at 138 KV and the tertiary systems. With synchronous condensers installation it will be possible to control system voltage and system 1 should be relatively independent from VAR control althoug the cost of supplyng VAR`s to the incoming transmission networks.
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[en] AN INTRODUCTION TO ROBUST CONTROL WITH APPLICATIONS TO FLEXIBLE STRUCTURES / [es] INTRODUCCIÓN AL CONTROL ROBUSTO CON APLICACIONES Y EXTRUCTURAS FLEXIBLES / [pt] UMA INTRODUÇÃO AO CONTROLE ROBUSTO COM APLICAÇÕES E ESTRUTURAS FLEXÍVEIS

CARLOS EDUARDO INGAR VALER 29 August 2001 (has links)
[pt] Este trabalho tem como objetivos principais a apresentação, análise e síntese de sistemas de controle por realimentação de saídas com características robustas. São consideradas incertezas no modelo do tipo não estruturada ( dinâmica não modelada ) e estruturada ( valores desconhecidos nos parâmetros ), distúrbios ( entradas desconhecidas ) e ruídos no sensor. Ênfase especial é dada ao projeto de sistemas de controle implementados usando observadores de estado, que representam um tipo especial de sistemas de controle por realimentação de saídas. Uma revisão dos principais tipos de observadores é feita, incluíndo observadores robustos com capacidade de rejeição e estimação simultânea de distúrbios, comparando suas características através de um exemplo. Logo após, o sistema resultante, quando observadores de estado são introduzidos na lei de controle, é analisado em presença de incertezas, mostrando a limitação na validade do Princípio da Separação. Técnicas modernas de controle robusto são usadas para melhorar as propriedades de robustez dos sistems de controle, entre elas: Recuperação da Função de Transferência da Malha (LTR) e Controle H-infinito. É mostrado também, que através de uma escolha conveniente dos parâmetros livres do controle LQG, é possível sintetizar controladores robustos. Estas técnicas são usadas para resolver problemas específicos no controle de estruturas flexíveis, incluíndo perturbações na entrada da planta, incertezas paramétricas. As técnicas aplicadas no presente trabalho demonstram eficácia e simplicidade. / [en] This work intends to present an introduction to the analysis and syntesis of output feedback control systems with robust characteristics. They are considered unstructured ans structured model uncertainties, disturbances, unknown inputs and noise. It is given a special emphasys on the control systems which were implemented by the use of state observers, which represents a special type of output feedback control systems. A review of the principais types of observers are done, including robust observers with interesting characteristics such as the capacity of simultaneous rejection and estimation of disturbances, and their features are compared in an example. After that, it is done an analysis of the resultant systems when state observers are introduced in the control system in the presence of uncertainties, showing limitations to apply the Separation Principle. Modern techniques of robust control are used to enhance the properties of robustness of the control systems, such as Loop Transfer Recovery (LTR) technique and H(infinito) control.It is also shown that an adequate choice of the free parameters in the LQC control allows to synthetize robust controllers. These techniques are used to solve specific problems in the control of flexible structures, including disturbances in the plant input, uncertainties caused by unmodeled dynamic in high frequency ( spillover problem ) and parametric uncertainties. The techniques applied in this work show effectiveness and simplicity. / [es] Este trabajo tiene como objetivos principales la presentación, análisis y síntesis de sistemas de control por realimentación de salidas con características robustas. Son consideradas incertidumbres en el modelo del tipo no extructurada (dinámica no modelada) y extructurada (valores desconocidos en los parámetros), distúrbios (entradas desconocidas) y ruidos en el sensor. Se le dedica especial atención al proyecto de sistemas de control que fue implementado utilizando observadores de estado, que representan un tipo especial de sistemas de control por realimentación de salidas. Se realiza una revisión de los principales tipos de observadores, incluyendo observadores robustos con capacidad de rechazo y estimación simultánea de disturbios, comparando sus características a través de un ejemplo. Seguidamente se analiza, en presencia de incertidumbre, el sistema que resulta al introducir observadores de estado en la ley de control, mostrando las limitaciones en la validez del Principio de la Separación. Se utilizan técnicas modernas de control robusto para mejorar las propriedades de robustez de los sistems de control, entre ellas: Recuperación de la Función de Transferencia de la Malla (LTR) y Control H-infinito. Se muestra también, que a través de una selección conveniente de los parámetros libres del control LQG, es posible sintetizar controladores robustos. Estas técnicas se utilizan para resolver problemas específicos en el control de extructuras flexibles, incluyendo perturbaciones en la entrada de la planta e incertidumbres paramétricas. Las técnicas aplicadas en este trabajo demuestran eficiencia y simplicidad.
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[en] ACCELERATED LEARNING AND NEURO-FUZZY CONTROL OF HIGH FREQUENCY SERVO-HYDRAULIC SYSTEMS / [pt] CONTROLE POR APRENDIZADO ACELERADO E NEURO-FUZZY DE SISTEMAS SERVO-HIDRÁULICOS DE ALTA FREQUÊNCIA

ELEAZAR CRISTIAN MEJIA SANCHEZ 29 January 2018 (has links)
[pt] Nesta dissertação foram desenvolvidas técnicas de controle por aprendizado acelerado e Neuro-Fuzzy, aplicadas em um sistema servo-hidráulico para ensaio de fadiga. Este sistema tem o propósito de fazer ensaios em materiais para prever a resistência à fadiga dos materiais. O trabalho envolveu quatro etapas principais: levantamento bibliográfico, desenvolvimento de um controle por aprendizado acelerado, desenvolvimento de um controle por aprendizado Neuro-Fuzzy, e implementação experimental dos modelos de controle por aprendizado proposto em uma máquina de ensaios de materiais. A implementação do controle por aprendizado acelerado foi feita a partir do modelo de controle desenvolvido por Alva, com o objetivo de acelerar o processo de aprendizagem. Esta metodologia consiste em fazer um controle do tipo bang-bang, restringindo a servo-válvula a trabalhar sempre em seus limites extremos de operação, i.e., procurando mantê-la sempre completamente aberta em uma ou outra direção. Para manter a servo-válvula trabalhando em seus limites de seu funcionamento, os instantes ótimos para as reversões são obtidos pelo algoritmo de aprendizado, e armazenados em tabelas específicas para cada tipo de carregamento. Estes pontos de reversão dependem de diversos fatores, como a amplitude e carga média da solicitação, e são influenciados pela dinâmica do sistema. Na metodologia proposta, a lei de aprendizado inclui um termo de momentum que permite acelerar a aprendizagem dos valores das tabelas constantemente durante a execução dos testes, melhorando a resposta a cada evento. O desenvolvimento de um controle por aprendizado Neuro-Fuzzy foi motivado pela necessidade de ter um agente com a capacidade de aprendizado e armazenamento dos pontos ótimos de reversão. Este modelo de controle também consiste na implementação de um controle do tipo bang-bang, trabalhando com a servo-válvula sempre nos seus limites extremos de operação. O instante de reversão é determinado pelo sistema Neuro-Fuzzy, o qual tem como entradas a gama (dobro da amplitude) e o valor mínimo do carregamento solicitado. O processo de aprendizado é feito pelas atualizações dos pesos do sistema Neuro-Fuzzy, baseado nos erros obtidos durante a execução dos testes, melhorando a resposta do sistema a cada evento. A validação experimental dos modelos propostos é feita em uma máquina servohidráulica de ensaios de fadiga. Para este fim, o algoritmo de controle proposto foi implementado em tempo real em um módulo de controle CompactRIO da National Instruments. Os testes efetuados demonstraram a eficiência da metodologia proposta. / [en] In this thesis, accelerated learning and Neuro-Fuzzy control techniques were developed and applied to a servo-hydraulic system used in fatigue tests. This work involved four main stages: literature review, development of an accelerated learning control, development of a Neuro-Fuzzy control, and implementation of the learning control models into a fatigue testing machine. The accelerated learning control was implemented based on a learning control developed in previous works, introducing a faster learning law. Both learning control methodologies consist on implementing a bang-bang control, forcing the servovalve to always work in its operational limits. As the servo-valve works in its operational limits, the reversion points to achieve every peak or valley in the desired history are obtained by the learning algorithm, and stored in a specific table for each combination of minimum and mean load. The servo-valve reversion points depend on a few factors, such as alternate and mean loading components, while they are as well influenced by the system dynamics. In the proposed accelerated methodology, the learning law includes one momentum term that allows to speed up the learning process of the table cell values during the execution of the tests. The developed Neuro-Fuzzy control also consists on a bang-bang control, making the servo-valve work in its operational limits. However, here the instant of each reversion is determined by the Neuro-Fuzzy system, which has the load range and minimum load required as inputs. The learning process is made by the update of the Neuro-Fuzzy system weights, based on the errors obtained during the execution of the test.The experimental validation of the proposed models was made using a servo-hydraulic testing machine. The control algorithm was implemented in real time in a C-RIO computational system. The tests demonstrated the efficiency of the proposed methodology.
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[en] ANALYSIS AND PASSIVE CONTROL OF RECTANGULAR PLATES / [pt] ANÁLISE E CONTROLE PASSIVO DAS VIBRAÇÕES DE PLACAS RETANGULARES

FABIO JORGE DIAS MACHADO 21 February 2008 (has links)
[pt] Neste trabalho é apresentado um método numérico de resolução para a equação diferencial de placas: o método de Galerkin Iterativo. O método é utilizado para obtenção das cargas críticas de flambagem e das freqüências naturais para placas retangulares com condições de contorno arbitrárias. São determinados ainda os modos de vibração de placas para diversas condições de contorno. É também apresentada uma análise do comportamento estático e dinâmico de placas planas retangulares. Utilizando-se dos resultados obtidos nesta análise e do método de Galerkin Iterativo, analisa- se a influência dos carregamentos axiais sobre as propriedades de vibração de uma placa com diversas condições de contorno, como proposta de um meio de controle passivo de vibrações em placas retangulares. Realiza-se uma análise linear para o carregamento no plano médio da placa e outra não-linear no caso de placas submetidas a carregamentos excêntricos, ou seja, fora do plano médio da placa. Mostra-se que o método de Galerkin Iterativo permite a obtenção de modos de vibração ortogonais possibilitando a resolução de problemas dinâmicos através do método de superposição de modos. Além disso, mostra-se que o método de controle passivo de vibrações em placas, através da aplicação de forças de compressão no plano, reduz a amplitude da resposta na região de ressonância. / [en] The aim of this work is to present a procedure for the solution of differential equations for plates: the Iterative Galerkin method. With the aid of this method, the buckling loads and natural frequencies of plates are obtained for plates with arbitrary sets of boundary conditions. The vibration modes of plates with various boundary conditions are obtained and compared with results found in literature. An analysis of the static and dynamic behavior of unloaded and in-plane loaded rectangular plates is presented. The use of in-plane loads as a passive vibration control technique for rectangular plates is investigated using the results obtained by the Iterative Galerkin`s method. A linear analysis is conducted for loads applied on the plate mid-surface and a non-linear one for plates with in-plane eccentric loads. Moreover, it is shown that the Iterative Galerkin method leads to a set of orthogonal vibration modes allowing the use of superposition methods in the solution of dynamic problems. Furthermore, the results show that the proposed passive vibration control through the use of in- plane compression loads, decrease the response in the resonance region.
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[en] INTERINSTITUTIONAL ACCESS: AUTHENTICATION AND ACCESS CONTROL / [pt] AUTENTICAÇÃO E CONTROLE DE ACESSO INTERINSTITUCIONAL

BRUNO OLIVEIRA SILVESTRE 20 June 2005 (has links)
[pt] O uso de computação distribuída vem expandindo seu escopo, saindo de aplicações em redes locais para aplicações envolvendo diversas instituições. Em termos de segurança, essa expansão introduz desafios em identificar usuários oriundos das diferentes organizações e definir seus direitos de acesso a determinado recurso. Abordagens comuns adotam a replicação do cadastro dos usuários pelas diversas instituições ou o compartilhamente de uma mesma identidade por um conjunto de usuários. Entretanto, essas estratégias apresentam deficiências, demandando, por exemplo, maior esforço de gerência por parte dos administradores e até esbarrando em políticas de privacidade. Neste trabalho propomos uma arquitetura que utiliza o conceito de papéis para a autenticação e o controle de acesso entre diferentes instituições. Baseado em uma relação de confiança entre as organizações, a arquitetura permite que os usuários sejam autenticados na instituições onde estão afiliados e utiliza o papel por eles desempenhados para controlar o acesso aos recursos disponibilizados pelas demais organizações. / [en] Distributed computing has been expanding its scope from local area network applications to wide-area applications, involving different organizations. This expansion implies in several new security challenges, such as the identification of users originating from different organizations and the definition of their access rights. Commom aproaches involve replicating user data in several institutions or sharing identities among sets of users. However, these approaches have several limitations, sucj as the increased management effort of administrators or problems with privacy policies. This work proposes a framework for inter-institucional authentication. The framework is based on the concepts of RBAC (role-based access control) and of trust between organizations.
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[en] INTELLIGENT CONTROL STRATEGIES FOR SEVERE SLUG MITIGATION IN OIL PRODUCTION PLANTS / [pt] ESTRATÉGIAS DE CONTROLE INTELIGENTE PARA MITIGAÇÃO DE GOLFADAS SEVERAS EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO

DINART DUARTE BRAGA 23 March 2018 (has links)
[pt] Um dos maiores desafios da produção de petróleo offshore é garantir um escoamento regular do reservatório até a unidade de processamento da produção. Entre os fenômenos que podem dificultar esta tarefa está o estabelecimento de um escoamento em golfadas no riser de produção, caracterizado por oscilações periódicas e de grande amplitude nas vazões do sistema, que diminuem a eficiência da planta de separação, sujeitam equipamentos a esforços cíclicos e causam graves descontroles de processo. Por esta razão, foram desenvolvidas nas últimas décadas diversas soluções que visam a evitar a formação das golfadas, ou ao menos, atenuar suas consequências. Entre as soluções mais promissoras estão os controladores que evitam a formação das golfadas através da manipulação ativa da válvula choke e os controladores que amortecem as golfadas nos vasos separadores da planta de processo. Neste trabalho, estas estratégias de controle são revisitadas sob a óptica do controle inteligente, possibilitando a obtenção de resultados fora do alcance dos controladores lineares. Além de um modelo computacional que descreve um sistema de produção do poço ao vaso separador, também foram desenvolvidos neste trabalho dois controladores inteligentes. O primeiro deles é um controlador anti-golfada de arquitetura híbrida Fuzzy-PID, que é capaz de suprimir as golfadas mesmo em sistemas desprovidos de medições submarinas e com válvula choke lenta. O segundo é um controlador amortecedor de golfadas fuzzy, otimizado por um algoritmo genético, com alta capacidade de atenuação das golfadas e capaz de manter o nível dentro de uma faixa considerada segura. Ambos os controladores são testados em diversos cenários e têm seus resultados comparados aos obtidos por controladores lineares. / [en] One of the major challenges of offshore oil production is to ensure a regular flow from the reservoir to the production processing unit. Among the phenomena that may hamper this task is the establishment of slug flow in the production riser, characterized by periodic oscillations of large amplitude in the system flow rates, which reduce the efficiency of the separation plant, subject equipment to cyclical fatigue and cause serious process instabilities. For this reason, several solutions that aim at avoiding the formation of slugs or, at least, mitigating their consequences have been developed in the last decades. Among the most promising solutions are controllers that prevent the formation of slugs by actively manipulating the choke valve and controllers that dampen the slugs in the vessels of the separation plant. In this work, these control strategies are revisited from perspective of intelligent control, allowing the obtainment of results beyond the reach of linear controllers. In addition to a computational model that comprises a production system from the well to the separation vessel, two intelligent controllers were developed in this work. One of them is a hybrid Fuzzy-PID anti-slug controller that is capable of suppressing slugs even in systems without submarine measurements available and with slow choke valve. The other one is a fuzzy slug damping controller, optimized by a genetic algorithm, with high slug attenuation capacity and able to maintain the level within a specified range. Both controllers are tested in several scenarios and have their results compared to those obtained by linear controllers.
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[en] HYBRID CONTROL FOR REDUCING BUILDING VIBRATIONS / [pt] CONTROLE HÍBRIDO PARA ATENUAÇÃO DE VIBRAÇÕES EM EDIFÍCIOS

SUZANA MOREIRA AVILA BENEVELI 01 November 2002 (has links)
[pt] No presente trabalho estuda-se a aplicação do controle estrutural na proteção de estruturas submetidas a carregamentos dinâmicos contra níveis de vibração indesejáveis que possam causar desconforto e, até mesmo, comprometer a segurança e integridade da edificação. Os três tipos de controle estrutural, passivo, ativo e híbrido, são analisados de forma a evidenciar as vantagens do uso do controle híbrido. O mecanismo de controle utilizado é o denominado amortecedor de massa sintonizado (AMS), devido à sua vasta aplicação na Engenharia Civil, tendo uma grande quantidade sido instalada em edifícios, pontes e chaminés industriais para controle de vibrações causadas pelo vento. Verifica-se a influência da não- linearidade da rigidez do AMS no comportamento do sistema principal. A utilização de amortecedores de massa sintonizados múltiplos é também estudada como uma forma de vencer certas limitações quanto à robustez deste tipo de sistema e melhorar sua performance. Analisa-se por fim o comportamento e eficiência do amortecedor de massa híbrido (AMH), em relação ao AMS passivo. Para cálculo da força de controle são utilizados os seguintes algoritmos: controle ótimo linear clássico, controle ótimo instantâneo e controle ótimo não-linear. Uma estratégia para definição das matrizes de ponderação, utilizadas no algoritmo de controle ótimo instantâneo, que minimizem a amplitude da resposta harmônica permanente é apresentada. Exemplos numéricos são apresentados ao longo de todo o trabalho. Verifica-se que a utilização do controle híbrido é mais eficiente que os controles passivo e ativo isolados, requerendo forças de magnitude inferiores, o que reduz bastante o custo deste tipo de sistema. O sistema de controle híbrido se mostrou eficiente na redução de vibrações causadas por carregamentos cujas freqüências eram diversas das consideradas no projeto do sistema de controle passivo. Verificou-se, ainda que o mesmo se comportou de forma satisfatória no caso de discrepância na freqüência natural da estrutura. / [en] In this work the use of structural control is studied to protect dynamically loaded building structures against undesirable vibration levels, which can cause human discomfort and, even more, compromise the building safety and integrity. The three types of structural control, passive, ative and hybrid, are analysed to show the advantages of hybrid control in reducing undesirable vibration levels. The chosen control mechanism is the so called tuned mass damper (TMD), due to its large application in Civil Engineering, having a great number of these devices been installed in buildings, bridges and industrial chimneys to control structural vibrations induced by wind loads. It is also verified the influence of TMD non linear stiffness on the main system behaviour. The use of multiple tuned mass dampers is studied as a possible way of improving the TMD robustness and performance. The hybrid mass damper (HMD) behaviour and efficiency comparing to the passive mass damper is analysed in detail. To calculate the control force the following control algorithms are used: classical optimum linear control, instantaneous optimum control and non-linear optimum control. A strategy to define the weighting matrices used in the instantaneous optimum control algorithm that minimizes the harmonic response amplitude is presented. Several numerical examples are presented aalong the work. The results show that the hybrid control is more efficient that the passive or active control used separately, requiring smaller forces reducing in this way the cost of the control system. The hybrid control system showed to be more efficient in reducing vibrations caused by loadings which had different frequencies from that considered on the passive control design. Moreover it was shown that hybrid control has a satisfactory perfomance when discrepancies in natural frequency occur.
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[en] DESIGN AND PERFORMANCE EVALUATION OF QUADCOPTER CONTROLLERS / [pt] PROJETO E AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO DE CONTROLADORES PARA QUADRICÓPTEROS

HENRIQUE PINHEIRO SARAIVA 11 January 2021 (has links)
[pt] Quadricópteros vêm sendo o objeto de estudo de inúmeras pesquisas ao redor do mundo. Diversas técnicas de controle já foram desenvolvidas, cada uma com seus prós e contras, objetivando o aprimoramento do desempenho destes veículos aéreos na consecução de tarefas específicas. Este trabalho foca na comparação de características de desempenho de técnicas de controle aplicadas a quadricópteros. Este trabalho mostra o projeto de controles modernos aplicados à quadricópteros apresentando tais técnicas, iniciando com a realimentação de estados com polos dominantes, passando pelo controle Linear Quadratic Regulator (LQR). Por sua vez, visando otimizar o desempenho das técnicas de controle aqui estudadas, foram aplicadas técnicas de inteligência computacional para resolver um problema de otimização do LQR e para auxiliar no controle de forças dos rotores. Apresenta-se o projeto de um controle PID, que será usado como referência para as demais técnicas analisadas. O controle por realimentação de estados citado anteriormente obteve bons resultados. O tempo de assentamento foi o menor para o eixo Z, overshoots e o erro em regime permanente, os menores para os eixos X e Y. O controlador Fuzzy conseguiu fazer seu papel auxiliando a movimentação do quadricóptero. O GA otimizou o tempo de assentamento do LQR. Esse controle conseguiu alcançar os menores tempos de assentamento para os eixos X e Y, sendo mais rápido que a configuração original do LQR, escolhida por heurísticas. Com esse trabalho foi possível notar que os controladores modernos, realimentação de estado e LQR, tem um desempenho melhor que o controle PID de referência. / [en] Quadcopters are researched all over the world. A lot of techniques had been developed and many others a blistering, each one with their pros and cons. The focus of this work is the comparison between the performance of some techniques most used in quadcopters, qualifying these techniques. This work shows the designing process of a quadcopter controllers, starting with state feedback with dominant poles and going to the Linear Quadratic Regulator controller. Focusing on optimizing the performance of those control strategies, computational techniques were used to solve an LQR optimization problem and to help choose the best inputs for the rotors. This work presents a PID controller that will be used as a reference for comparison. The state feedback controller with the Fuzzy position control performed very well, being the fastest one to settle on the Z axis, having the least overshoots and the lowest steadystate errors for the X and Y axes. The Fuzzy controller did what was supposed to do, smoothing and enabling a precise movement for the quadcopter. The GA also did what was supposed to do and improved the settling time for the LQR controller. It showed that it was a nice way to tune the Q and R matrixes, allowing the controller to be the fastest one to settle in the X and Y axes. As a result of this work, the modern control techniques, state feedback and LQR, performance better than the classic PID controller, used as reference.
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[en] H2 SYNTHESIS OF FINITE-DIMENSIONAL CONTROLLERS FOR STABLE, DISTRIBUTED-PARAMETER SYSTEMS / [pt] SINTESE H2 DE CONTROLADORES DE DIMENSAO FINITA PARA SISTEMAS ESTAVEIS DE PARAMETROS DISTRIBUIDOS

ALVARO GUSTAVO TALAVERA LOPEZ 10 March 2020 (has links)
[pt] Objetiva-se, nesse trabalho, formular e testar numericamente uma perspectiva computacional, baseada em elementos de controle robusto e indices de desempenho H2, para a sintese de controladores de dimensão finita (DF) para sistemas lineares de dimensão infinita (DI) correspondentes a certas equações de evolução parabólicas e, especialmente, a uma versão simplificada da equação do calor. A abordagem aqui utilizada é a de usar modelos aproximantes de DF (modelos nominais) e limitantes superiores nas normas H (infinito) dos erros de aproximação correspondentes nas funções de transferência de DI em questão, de modo que o procedimento de síntese baseie-se apenas em funções de transferência racionais e os controladores resultantes sejam de DF.Mais especificamente, uma classe de controladores que asseguram a estabilidade do sistema em malha fechada envolvendo o sistema de DI em questão e definida tomando-se as soluções ótimas de problemas H2 (infinito) nos quais o funcional de custo (H2) nominal é minimizado sobre os controladores nominalmente estabilizantes, sob uma restrição (H infinito) de margem de estabilidade mínima definida por um parâmetro de projeto escalar denotado por micro. A obtenção de um controlador é então feita pela escolha do valor de micro de modo a minimizar um limitante superior (calculado apenas com base em funçõess racionais) sobre o funcional de custo calculado no sistema de DI original. Esse procedimento é ilustrado por exemplos numéricos envolvendo a versão simplificada da equação do calor. / [en] A computational perspective based on robust control tools is presented for the H2 synthesis of finite-dimensional controllers for linear, stable, distributed-parameter systems corresponding to certain evolution equations. The approach pursued here relies on finite-dimensional approximations and error bounds on the H (infinite) norms of the corresponding errors on transfer functions so that the resulting synthesis procedure solely depends on rational transfer functions, thereby yielding finite-dimensional controllers. More specifically, a class of stabilizing controllers for a given infinite-dimensional system is defined taking optimal solutions of H2 / H (infinite) problems - i.e., a nominal H2 cost is minimized over controllers which satisfy a nominal stability margin defined by a scalar parameter micro. A controller is then obtained by choosing micro in such a way as to minimize an upper bound on the value taken by the cost functional on the original infinite-dimensional system. This procedure is illustrated by simple numerical examples involving the (simplified) heat equation in one dimension.

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