Este trabalho apresenta uma abordagem paralela em FPGA para implementação de controladores digitais, com a finalidade de reduzir o tempo computacional de execução das leis de controle. A técnica de controle utilizada na implementação proposta pode ser aplicada para a compensação seletiva de harmônicos em filtros ativos de potência (FAP). Para compensar mesmo um número reduzido de harmônicas são necessárias múltiplas instruções de cálculo, envolvendo multiplicações e adições. Desta forma, para melhorar o desempenho computacional do sistema, é proposta uma estrutura paralela para implementação do controlador. Para compensação de um número maior de harmônicas é realizada a decomposição das tensões em suas componentes harmônicas em eixos síncronos utilizando a Transformada Discreta de Fourier. Esta estratégia permite um tempo de cálculo fixo independente do número de harmônicas, até o limite imposto pela frequência de amostragem. Os resultados experimentais são apresentados para comparar o tempo de execução da abordagem paralela proposta com o tempo de execução sequencial convencionalmente utilizado na literatura. / This paper presents a parallel approach to FPGA implementation of digital controllers, in order to reduce the computational time for implementing the control laws. The control technique used in the proposed implementation can be applied for selective harmonic compensation in active power filters (APF). To compensate for even a small number of harmonics requires multiple calculation instructions involving multiplications and additions. Thus, to improve the performance of the computer system is proposed to implement a parallel structure of the controller. To compensate for a larger number of harmonics is performed in the decomposition voltages of the harmonic components into their frames synchronous using the Discrete Fourier Transform. This strategy allows a calculation time fixed regardless of the number of harmonics up to the limit imposed by the sampling frequency. The experimental results are presented to compare the runtime of the proposed parallel approach with the sequential execution time conventionally used in the literature.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-03-24Bitstream added on 2014-06-13T20:21:19Z : No. of bitstreams: 1 miasaki_ct_dr_ilha.pdf: 4264190 bytes, checksum: aa13641c4404cb4641abe16d38b39869 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho de pesquisa tem-se a finalidade investigar, propor e testar a viabilidade técnica, de novos modelos matemáticos aplicados ao problema de planejamento da expansão do sistema de transmissão de energia elétrica a longo prazo. A motivação se deve ao fato que os modelos matemáticos estáticos mais utilizados para representar este problema têm como estratégia adicionar, no processo de expansão, somente linhas de transmissão e transformadores convencionais. Para tanto, busca-se inserir e avaliar tecnicamente os controladores flexíveis de transmissão em corrente alternada (do inglês, Flexible Alternating Current Transmission Systems - FACTS) como elementos do processo de expansão do sistema, juntamente com as linhas de transmissão e os transformadores convencionais, nos modelos matemáticos propostos. Neste trabalho, adicionam-se controladores FACTS com a intenção de obter uma melhor distribuição dos fluxos de potência ativa no sistema e, como conseqüência, contribuir para uma redução do custo de investimento em novas linhas de transmissão. Portanto, a metodologia proposta é um procedimento que incorpora inovações em relação à literatura existente. Os impactos da adição dos controladores FACTS na rede são analisados através dos resultados das simulações computacionais feitas com as metodologias propostas e realizados com o sistema teste IEEE 24 barras, com cinco planos de geração. Com o intuito de encontrar a alocação ótima dos equipamentos no sistema, foram desenvolvidos e implementados algoritmos genéticos especializados... / This work is aimed at investigating, proposing and testing the technical viability of new mathematical models applied to the long-term power transmission system expansion planning problem. It was motivated due to the fact that most used static mathematical models for representing this problem have as strategy to add, within the expansion process, only transmission lines and conventional transformers. Therefore, this work is focused on the technical evaluation and insertion of FACTS devices as elements of the system expansion process, along with transmission lines and conventional transformers, in the considered mathematical models. FACTS devices will be added aimed at obtaining a better distribution of the active power flows in the system and, consequently, contributing to diminish investment costs due to new transmission lines. Thus, proposed methodology incorporates innovations respect to existing literature. Impacts due to the addition of FACTS devices in the network are analyzed through simulations carried out with the proposed methodology considering the test system IEEE 24, with five generation units. In order to find the optimal placement of such devices in the system, specialized genetic algorithms were developed and implemented. Results indicate an excellent performance of the proposed methodologies and models.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T02:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:31:19Z : No. of bitstreams: 1 175861.pdf: 8505269 bytes, checksum: fcb27e92f76404fe177e39ea9968839e (MD5) / São apresentadas três contribuições para o projeto de controladores não-lineares para sistemas com restrições no controle. Primeiramente é considerado o problema de estabilização global de sistemas lineares com saturação nos atuadores. Um novo algoritmo é proposto para escalonamento de ganho de uma lei de controle construída a partir de soluções da equação algébrica de Riccati. Este algoritmo reduz a conservatividade de algoritmos existentes, resultando em um melhor desempenho, enquanto garante propriedades de robustez similares. Na segunda contribuição, a técnica do anti-windup é utilizada para propor uma estratégia de controle para seguimento de set-point para sistemas lineares com modos instáveis e com restrições de magnitude e taxa de variação no sinal de controle. A estratégia proposta admite sinais de referência de magnitude arbitrária e assegura total liberdade de projeto para induzir o desempenho de seguimento ``local'' desejado. Por fim, o problema de compensação da saturação de atuadores é considerado no contexto de sistemas não-lineares. A abordagem utilizada baseia-se na técnica da unificação de controladores locais e globais. A estratégia de controle desenvolvida é então aplicada na compensação de saturação de atuadores no controle de robôs manipuladores, e resultados de simulação são apresentados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T05:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T18:30:10Z : No. of bitstreams: 1 93371.pdf: 9450183 bytes, checksum: fcf38e740e0ab9b81ab74cf33dc59b52 (MD5) / Um controlador é dito robusto se ele for capaz de garantir um certo padrão mínimo de desempenho para o sistema global em malha fechada, mesmo em presença de incertezas sobre o modelo matemático deste sistema, de perturbações externas atuando sobre ele ou de dinâmicas parasitas nele presentes. Com o intuito de tornar claro o posicionamento do problema de controle robusto primeiramente é feito um estudo aprofundado dos principais resultados teóricos obtidos na literatura durante os anos sessenta e setenta, tais como LQR, LQG, e a teoria de controle H (infinito). Também são comentados aspectos de insensibilidade frente a variações no processo apresentados por tais métodos de síntese de controladores. Tais esquemas utilizavam um modelo matemático considerado perfeitamente conhecido e invariante. Ao final dos anos setenta a teoria de controle evoluiu no sentido de considerar, a priori, o modelo matemático como sendo um conjunto ou família de modelos para a síntese de controladores. Introduz-se então, o conceito de robustez de controladores em presença deste conjunto de modelos. Em decorrência disto, torna-se necessário o estudo das diferentes maneiras de representação destes conjuntos de modelos caracterizando-se assim as incertezas que afetam o modelo nominal do sistema.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T07:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:16:44Z : No. of bitstreams: 1 98193.pdf: 3385967 bytes, checksum: 3bdaee2a64f626da9689706a9662d6db (MD5) / Neste trabalho são analisados alguns controladores lineares para o conversor boost aplicado à correção ativa do fator de potência. O sistema se baseia na técnica de controle por corrente média e consta basicamente de duas malhas. A externa, de tensão de saída, e a interna, que controla a corrente segundo a forma da tensão da rede. O conversor boost opera em condição contínua, freqüênte constante e comutação suave. Entre o conversor e a rede é colocado um retificador em ponte completa. São comparados três tipos de compensadores para o laço de corrente e mais três tipos para o laço de tensão de saída. Um protótipo de 1500W foi montado, onde foram realizados experimentos com alguns tipos de compensadores dentre os estudados. São mostrados os resultados experimentais incluindo análise harmônica da corrente de entrada e resposta a variações de carga.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T04:20:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:42:06Z : No. of bitstreams: 1 142622.pdf: 3947771 bytes, checksum: 511ac66dc44c61fb3afd319e9ccc09e8 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280373.pdf: 691014 bytes, checksum: a8e46068063b6782e5f37063a2626ff4 (MD5) / Input multiplicity deal with an output value as a function of two or more steady-state input values, showing maximum and/or minimum values in the steady-state relationship. The control design for input multiplicity plants is challenging when the setpoint plant coincides with one of these values. These maximum or minimum points have null steady-state gain and different dynamic behavior to each side of the maximum and/or minimum values, generating closed-loop stability problems. A benchmark plant with input multiplicity is the Van de Vusse reaction system. It is widely used in chemical process applications. For this plant the steady-state maximum value coincides with the optimal setpoint value for the process variable to be controlled. In reactors optimization fields this system is widely used in applications around the steady-state maximum value. In process control, although this system be considered for controller design, their use in control systems that operate in the steady-state maximum value has been limited, being normally used to assess control algorithms on plants working far from the steady-state maximum value. This work discusses the control design for the Van de Vusse reaction system in the steady-state maximum value, through a multiple modeling control strategy. For this purpose, both parametric and nonparametric modeling techniques are applied and the open-loop model performance is evaluated. Using multiple model techniques, control systems are designed, where several local models are utilized for deriving the global model. This global model is used to calculate the control output. For detection and to determine the number of models that will be applied, some performance indices are introduced. This work also analyzes qualitatively the relationships of both dynamic and static behaviors for input multiplicity systems, showing that in the control design and setpoint definition the analysis between these relations must be considered to assess the closed-loop stability. / A múltiplicidade de entrada refere-se à obtenção de um valor estável da variável de saída em função de dois ou mais valores da variável de entrada. Sistemas com multiplicidade de entrada exibem curvas estáticas com valores máximos ou mínimos e o problema de controle é desafiante quando o valor desejado de operação da planta coincide com um destes valores. Estes máximos ou mínimos apresentam ganho estático nulo e diferentes comportamentos dinâmicos na operação a esquerda ou direita do valor ótimo. Na área de processos químicos, um sistema benchmark de multiplicidade de entrada é o sistema de Van de Vusse. Neste sistema o valor máximo da curva de operação estática coincide com o valor ótimo da referência da variável de interesse a ser controlada. Na área de otimização de redes de reatores este sistema tem sido amplamente estudado. Na área de controle de processos, embora este sistema seja considerado para estudos de controle, o seu uso no projeto de controladores que operem no valor ótimo tem sido limitado, sendo normalmente referido como sistema de teste em projetos de controle com plantas trabalhando longe do valor ótimo de operação. Este trabalho é direcionado ao problema de controle do sistema de Van de Vusse no valor ótimo de operação, através de uma estratégia de modelagem múltipla. São aplicadas técnicas de modelagem paramétrica e não-paramétrica, por múltiplos modelos, avaliando o desempenho em malha aberta. Posteriormente, com base nas técnicas usadas, são projetados sistemas de controle que fazem uso do modelo da planta para o cálculo da saída de controle. Na definição da quantidade de modelos a serem utilizados, são introduzidos índices de detecção de número de modelos. O trabalho também apresenta relações de comportamento estático e dinâmico para estes sistemas, mostrando que no projeto de controle e definição das referências de operação a análise destas relações deve ser levada em consideração visando a estabilidade de malha.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pòs-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:15:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287047.pdf: 2105803 bytes, checksum: a722cc55acdfaf3252bdf60d781f04b3 (MD5) / Para resolver os problemas associados a verificação de sistemas industriais complexos, como os desenvolvidos para CLPs, são necessárias técnicas de modelagem e verificação formal, como forma de provar que o programa está de acordo com as propriedades esperadas. Neste trabalho é proposto um modelo de tradução da linguagem Diagrama Ladder de CLPs para uma linguagem intermediária de verificação FIACRE, que está inserida em uma cadeia de verificação formal do projeto Topcased. Esta abordagem segue o paradigma da engenharia dirigida a modelos e consiste em transformar modelos próximos ao usuário em modelos para a verificação. As regras de transformação propostas devem estar inseridas em duas cadeias de verificação formal, que utilizam as abordagens de model-checking e por equivalências de modelos. A validação da proposta é feita por intermédio da transformação de modelos e verificação das propriedades de um sistema de automação pneumática e um sistema para um misturador industrial.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282221.pdf: 6469398 bytes, checksum: 1fd488037c44008df8a65c2c7192b634 (MD5) / Neste trabalho é proposto o estudo e a implementação de um conversor que apresente o comportamento de uma carga indutiva trifásica variável. Tal conversor pode ser empregado na regulação da tensão senoidal ou compensação de potência reativa de um sistema de distribuição, como alternativa aos conversores convencionais que empregam tiristores. São apresentados, além do princípio de funcionamento do conversor e uma estratégia de modulação, uma analise teórica para obtenção de expressões simples que relacionam a variável de controle - razão cíclica - com a impedância equivalente do conversor. É implementado um protótipo de 12,5 kVAr operando com freqüência de chaveamento de 20 kHz. Os resultados experimentais são apresentados e comparados com os resultados obtidos por simulação tanto para o conversor proposto quanto para o conversor convencional a tiristor. Por fim, são descritas as contribuições e as possibilidades de continuidade do trabalho

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-23T08:57:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241315.pdf: 2013076 bytes, checksum: 3a8bb52c6012a6b0165aca192059401f (MD5) / A modernização na aviação proporcionou aumento de velocidade das aeronaves e o alcance de regiões cada vez mais distantes, com o crescimento da quantidade de mercadorias, correspondências e passageiros transportados. Esse processo de desenvolvimento tecnológico impôs nova relação do trabalhador com seu trabalho, frente às exigências de ritmo e intensidade de trabalho, em um cenário de incertezas, que gera grande impacto nos trabalhadores do tráfego aéreo. Nesse sentido, este estudo analisa a carga de trabalho em situações complexas, mais especificamente, como os controladores de tráfego aéreo de um centro de controle lidam com a variabilidade e imprevisibilidade presentes em seu cotidiano, a partir de uma abordagem integrada do ser humano em atividade. Baseia-se em pesquisa desenvolvida durante o período de 2002 a 2006, no Segundo Centro Integrado de Defesa Aérea e Controle de Tráfego Aéreo (CINDACTA II), em Curitiba. A pesquisa caracteriza-se como estudo de caso. Tem uma fase inicial exploratória com a análise ergonômica do trabalho, a qual precedeu a aplicação de questionário elaborado de categorias de análise. A amostra compõe-se por 35 operadores militares de ambos os sexos (20% femininos e 80% masculinos). Os dados foram analisados segundo a abordagem qualitativa e quantitativa. O olhar do trabalhador sobre o conteúdo de seu trabalho tornou-se possível, mediante suas verbalizações e a análise de seu discurso. A metodologia utilizada possibilitou a compreensão das condições em que a atividade se desenvolve e a estruturação de fatores de sobrecarga técnicos, organizacionais e humanos. Destacam-se problemas técnicos como precariedade de equipamentos de comunicações e de radar, os quais podem ser agravados com o aumento do número de aeronaves no setor operacional e alterações meteorológicas. O estudo constata que esses operadores desenvolvem um saber individual e coletivo sobre as adversidades que enfrentam, constituído por estratégias operatórias, a fim de reduzir a discrepância entre a tarefa e as condições reais em que o trabalho ocorre. Desse modo, desenvolvem uma forma de gerir o próprio trabalho, assim, mantêm um padrão de produção. As freqüentes panes de equipamentos são vivenciadas como condições normais de trabalho, o que não os isenta de sofrimento e desgaste: manifestam alterações emocionais no contexto do trabalho, há queixas de angústia e ansiedade, casos de depressão, síndrome do pânico, lombalgia, doenças de pele e gastrintestinais, além do fenômeno descrito como cristalização. Conclui que as condições de trabalho dos controladores de tráfego aéreo e os agravos a sua saúde representam problemas não só para essa classe de trabalhadores, mas também problemas para a sociedade toda, que devem receber a devida atenção dos órgãos competentes.