Orientador: Paulo José Amaral Serni / Coorientador: Átila Madureira Bueno / Banca: Diego Colon / Banca: Wesley Angelino de Souza / Banca: Everson Martins / Banca: Maria Gloria Cano de Andrade / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema integrado de co-simulação aplicado a duas plantas: uma planta de controle de nível que se comunica com um controlador baseado na técnica LQG/LTR e um sistema de viga flexível controlado por um observador de estados. A planta de nível é composta por um modelo digital e um modelo analógico. A primeira é simulada via um computador digital e a segunda é projetada e montada em um circuito eletrônico usando a técnica de simulação analógica, com um sistema de aquisição de dados QPID da QuanserTM. A comunicação entre a planta e o controlador é feita via um protocolo de comunicação industrial que permite a troca das informações de controle. O principal objetivo do sistema é demonstrar as funcionalidades da integração dos subsistemas para controlar o nível do tanque central e a diferença de níveis entre os tanques da direita e da esquerda. Antes de realizar a co-simulação, o sistema foi estudado usando-se um módulo para substitui-lo, mantendo-se também o mesmo protocolo de comunicação. Esse módulo possui a mesma função do computador analógico, ou seja, com ganhos, somadores e integradores, com a diferença de ser implementada em um computador digital. Assim, foi possível criar um banco de dados inicial para comparar e validar a função do circuito eletrônico do computador analógico. Como estudo de caso da comunicação OPC, foi realizado um experimento para controlar um sistema de viga flexível FlexgageTM. Para tanto, este sistema foi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents the development of an integrated system of co-simulation applied to: a level test bench that communicates with a controller based in LQG/LTR technique, and a system with a flexible link with a state observer controller. The level bench is composed of a digital model and an analog model of the co-simulation system. The first model is simulated on a digital computer and the second is designed and implemented in an electronic circuit using the analog computing technique. A QPID data acquisition system by QuanserTM perform the data exchange between the plant and the controller by means of an industrial protocol. The main objective of this system is to demonstrate the functionality of the integration of the subsystems to regulate the central tank level and the level difference between the right and the left tanks. Before performing the co-simulation with the electronic circuit, the system was tested using digital model with industrial protocol communication also. The digital model performed the same function as the analog computer, with gains, summers and integrators, allowing to create an initial data bank to compare and to validate the function analog model. A case study using OPC communication was done with an experiment to control a flexible link system FlexgageTM. This system was simulated in a LabVIEWTM and controlled by a state observer controller implemented by an algorithm in the SciLabTM application. In this situation, the process variable and control ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Este trabalho tem por objetivo propor, projetar e testar novas arquiteturas de circuitos visando o seu uso em projetos de microprocessadores difusos que processem as suas informações no modo analógico. Para isto duas topologias de uma máquina de inferência foram desenvolvidas e implementadas. A grande inovação obtida a partir de uma das propostas é o circuito fuzificador desenvolvido, que a partir da utilização de sinais de controle digitais é capaz de gerar funções de pertinência do tipo triangular, trapezoidal, "S" ou "Z". Nesta proposta, a partir de sinais externos de controle, tanto a inclinação, como a altura das funções geradas podem ser alteradas e, ainda, as funções podem ser deslocadas dentro do seu intervalo de existência, ou seja, dentro do seu universo de discurso. A célula principal deste circuito fuzificador foi desenvolvida baseada no princípio translinear aplicado a dispositivos CMOS. Uma segunda arquitetura de um circuito fuzificador também é apresentada e discutida. Tal arquitetura é baseada em circuitos do tipo espelho de corrente CMOS, sendo a mesma completamente modular. Nesta arquitetura, o circuito que merece mais destaque é o circuito que tem por função deslocar o sinal de corrente de entrada em intervalos pré-determinados. O mesmo foi denominado de circuito de escalonamento de correntes. Na literatura, até onde se saiba, não existe circuito com característica similar. Um módulo de inferência foi, também, desenvolvido realizando suas operação baseando-se no método proposto por Mandami, sendo que as mesmas são do tipo max e min. Todos os circuitos foram implementados em modo corrente, pois, além de necessitarem de menor área de silício, podem ser otimizados para operar em altas velocidades. Este trabalho ainda apresenta e discute uma topologia para um circuito defuzificador. As medidas realizadas nos protótipos, já na sua versão integrada, mostram que a proposta do trabalho é válida e viável, sendo que todos os valores obtidos se enquadram dentro dos parâmetros do projeto estabelecidos inicialmente. Os blocos foram implementados, por hardware analógico, usando tecnologia CMOS 0,8 mm da AMS - Austria Mikro Systeme International AG.