Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-25T17:55:23Z No. of bitstreams: 1 murilloferreiradossantos.pdf: 10926905 bytes, checksum: fd28a8c6e03bce5e40e5620a6bbf1666 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-26T12:22:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 murilloferreiradossantos.pdf: 10926905 bytes, checksum: fd28a8c6e03bce5e40e5620a6bbf1666 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T12:22:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 murilloferreiradossantos.pdf: 10926905 bytes, checksum: fd28a8c6e03bce5e40e5620a6bbf1666 (MD5) Previous issue date: 2014-07-30 / Este trabalho tem o objetivo de desenvolver o controle tolerante a falhas de um sistema de propulsão de hexacópteros, visando mante-lo em condições de voo. Inicialmente, apresenta-se a modelagem do sistema, abordando o modelo cinemático e dinâmico da aeronave para a simulação e controle do sistema onde as forças gravitacionais e de propulsão são consideradas. Falhas nos sistemas de propulsão são inseridas para que quando detectadas, o sistema seja operado com outra sintonia de controladores PID, mantendo-o em condições de voo. Por fim, os resultados são simulados e analisados onde através dos índices de desempenho IAE, ISE e ITSE seja possível realizar um estudo de viabilidade do tempo limite que uma técnica de detecção e identificação de falhas terá disponível para localizar qual sistema de propulsão se encontra com problemas. Os resultados foram satisfatórios mostrando ser uma técnica possível de se implementada na aeronave desenvolvida. / This dissertation aims to develop the fault tolerant control of a propulsion system of hexacopters, which intends to keep it in good flight conditions. Initially, it’s presented the modeling of the system, considering the kinematic and dynamic model of the aircraft where the gravitational and propulsion forces are considered. Failures in propulsion systems are inserted to the system and when detected, the system can be operated with the new PID tuning, keeping it in flight. Finally, the results are simulated and analyzed using performance indices as IAE, ISE and ITSE, making possible to perform the feasibility study of the time limit that a technique for detecting and identifying faults have available to find which propulsion system meets problems. The results were satisfactory showing to be a possible technique to be implemented in the aircraft developed.

Orientador: José Antenor Pomilio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:56:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_SergioPires_D.pdf: 7198764 bytes, checksum: 8dbb9a95a5a5374423051cba1bcfc1be (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho aborda as características que envolvem o gerenciamento da operação de um sistema monofásico de geração distribuída. Embora tais características possam ser expandidas para sistemas trifásicos e de potência elevada, o sistema proposto está relacionado com aplicações de geração distribuída em baixa tensão ou naquelas que envolvam consumidores residenciais. O funcionamento do sistema proposto é baseado em um conversor eletrônico de potência elaborado a partir da estrutura multinível na topologia cascata assimétrica de 19 níveis. Nesta topologia, as tensões dos barramentos CC devem ser isoladas e desiguais entre si. Tal condição permite o envolvimento, nos barramentos CC do inversor, de múltiplas ou diferentes fontes alternativas de energia elétrica tais como sistemas fotovoltaicos, sistemas de células a combustível ou sistemas eólicos associados com conversores CC/CC. Com o sistema em operação, busca-se uma injeção apenas de potência ativa no sistema de distribuição alimentador e um fornecimento ininterrupto de energia elétrica para uma carga local mesmo quando nesta predominar características não-lineares de alimentação. Assim, de acordo com os seus objetivos, o sistema proposto opera de forma contínua e intercalada entre os modos ilhado e compartilhado. Detalhes sobre tais modos de operação e suas respectivas transições são apresentadas. As transições envolvem a detecção de ilhamento e o êxito no sincronismo. Em função disso, é apresentado um método ativo de detecção de condições de ilhamento. Tal método representa a adaptação de um método ativo já existente (AFDPF) aos requisitos de operação do sistema proposto neste trabalho. Justificativas e detalhes dessa adaptação do método ativo AFDPF são apresentados. Com relação à outra transição, um método de sincronismo baseado em técnicas PLL é apresentado. Tal método de sincronismo atende os requisitos estabelecidos em IEEE Std 1547-2003, diminuindo os impactos de uma possível religação com o sistema de distribuição. Para permitir um melhor funcionamento sob diferentes requisitos, também são descritas as etapas que envolvem os métodos de projeto dos controladores adotados: controlador PI de corrente de saída; controlador PI de potência média injetada; e controlador P+Ress de tensão na carga. Em especial, é apresentada uma nova metodologia de projeto do controlador proporcional e ressonante (P+Ress) de tensão baseada na sua resposta em malha fechada observada no domínio do tempo, em contrapartida ao seu método clássico de projeto baseado no domínio da freqüência. Um modelo matemático para simulações computacionais e um protótipo experimental utilizando o DSP TMS320F2812 foram considerados. Resultados de simulações computacionais e experimentais são comparados e permitem a verificação do comportamento do sistema proposto sob condições normais e anormais de operação / Abstract: This work regards the issues related to the operation management of a single-phase distributed generation system. Although these issues can be applied three-phase systems and high power systems, the proposed system is related to low voltage distributed generation applications or related to residential consumers. The operation of the single-phase proposed system is based on an utility-interactive power electronics converter which is composed by an asymmetrical cascaded multilevel inverter. This topology is able to create an output signal with up to 19 levels and it is supplied by DC voltage power sources that must be isolated and unequal from each other. By this demand it is possible to combine multiple and/or different alternative DC voltage power supplies as photovoltaic, fuel cells or wind energy systems into the DC buses of the single-phase multilevel inverter. During the operation of the proposed system, an injection of only active power into the grid utility and an uninterrupted load supply are achieved even when the local load (or group of local loads) has predominant nonlinear characteristics. For those reasons the proposed system operates continuously and alternately between two operation modes: grid-connected mode and stand-alone mode. Details about them and its transitions are also presented. The transitions are related to a correct detection of islanding situations and also to an effective synchronization method. The islanding detection is achieved by adaptations on an already known active method (AFDPF) to accomplish the project's goals. The reasons and details about these adaptations are presented. Furthermore the synchronization method is described and it is based on PLL techniques. Both transition methods meet the IEEE Std 1547-2003 requirements and it decreases the impacts from the proposed system into grid utility. To guarantee a suitable operating under several conditions, a wide range of operation points can be found by using the design methods described to each proposed controller: PI output current controller; PI injected active power controller; and a P+Ress load voltage controller. In highlights it is proposed a new design method to proportional and resonant controller (P+Ress) based on its closed-loop time response, instead of the classical method based on its open-loop frequency response. A mathematical model for simulations and an experimental low power prototype based on DSP TMS320F2812 have been considered. Simulation and experimental results are compared and they allow examining the performance of the proposed system operating under normal and abnormal conditions / Doutorado / Energia Eletrica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Alberto Adade Filho / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T17:00:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torrigo_Eduardo_M.pdf: 4407726 bytes, checksum: 787c00ebb1a9971b6c1cf1d6b78d7180 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Tendo em vista a melhora da qualidade do ar, são impostos limites de emissões de poluentes aos motores diesel, obrigando a busca de soluções capazes de reduzir essas emissões. O motor movido a diesel tem como emissão crítica de poluentes os óxidos de nitrogênio e a emissão de material particulado. Toda a química de formação de poluentes está interligada ao processo de combustão, que é diretamente influenciado pelas concentrações de reagentes admitidos no cilindro. A recirculação controlada de gases de escape para a admissão é uma técnica de redução de emissões de óxidos de nitrogênio comumente aplicada ao motor diesel. Motores instalados em veículos estão sujeitos a variações de regime de operação devido à dinâmica veicular, como por exemplo acelerações ou troca de marchas, que produzem alterações na pressão e no fluxo de gases modificando a proporção da mistura de ar limpo e recirculante admitida no cilindro do motor. O sistema de controle dos gases, portanto, é elemento importante no controle das emissões de poluentes. O objeto deste estudo é o projeto e análise de configurações de controle aplicadas ao sistema de ar de um motor diesel. Foram escolhidos os controladores PID descentralizado, atualmente utilizado na indústria, e o regulador linear quadrático com integrador. Para aumentar a representatividade do estudo, é identificado um conjunto de modelos dinâmicos entrada-saída do sistema de ar de um motor diesel para uso no projeto e na simulação dos sistemas de controle. Por intermédio de uma mesma abordagem algorítmica de projeto e utilizando uma função custo de controle ótimo, projetos dessas diferentes alternativas de controle são efetuados e o desempenho dos controladores e suas características são comparados. Os resultados indicam que a configuração multivariável reduz interferências no controle devido ao acoplamento entre as variáveis e também o tempo necessário à acomodação do sistema de ar, mas tem implicações práticas a serem consideradas. Essas características de resposta e desempenho têm impacto na emissão de poluentes, como elaborado no trabalho. Os aspectos práticos de implementação e de confiabilidade também são discutidos / Abstract: Diesel engine technology has been driven by stringent regulation. To fulfill this demand emission control systems are constantly improving The diesel-powered engines are major pollutant sources of nitrogen oxides and particulate matter. All the chemistry of pollutants formation is linked to the combustion, which is directly influenced by concentrations of reagents admitted to the cylinder. The controlled recirculation of exhaust gases to intake chamber is a commonly applied technique to reduce nitrogen oxides emissions of the diesel engines. Engines installed in vehicles are subject to variations in operation due to the vehicle dynamics, such as accelerations or gear shifting, that produce changes in pressures and gases flow, affecting the clean air and recirculated gas mixture proportion admitted to the engine cylinder. The control of the gases therefore plays an important role in pollutant emissions reduction. The goal of this study is the design and analysis of decentralized and multivariable control systems applied to the air management of a diesel engine. To enhance the study representativeness, it is identified a set of dynamic models of the air system of a diesel engine to use in design and of control simulation. The optimal control condition is determined by cost functions reduction. Two different control structure and tuning alternatives are studied and the controller performance and their characteristics are compared. The results indicate that the multivariable proposal (LQR controller with integral action) reduces interferences in the control due to the coupling between variables, it also reduces the settling time of all controlled variables, however the implementation aspects must be evaluated more deeply. The impacts on emissions caused by controller response characteristics and performance are discussed in the work. Reliability and implementation aspects are also discussed / Mestrado / Eletrônica / Mestre em Engenharia Automobilistica

¿Qué entendemos por robot? Primero, debemos comenzar por enfrentar la idea popular que un robot es un androide como los conocidos Terminator, C-3P0 o todos los que tengan alguna forma “humanoide”. En esta publicación, Enrique Arnáez Braschi condensa temas sumamente abstractos, de manera sencilla, sobre la teoría de manipuladores robóticos. Específicamente, explica los temas enfocados en el modelamiento y control de movimiento de robots. Este libro resume, en una forma práctica, estudios, trabajos e investigaciones que el autor ha realizado desde hace más de catorce años para plasmar el enfoque práctico de la parte teórica del control moderno y de la robótica. La teoría de control moderno emplea, durante sus diferentes etapas para el diseño de los controladores, un amplio número de ciencias y herramientas como álgebra lineal, teoría de vectores y matrices, cálculo diferencial y programación, para esta última herramienta el autor emplea Matlab®.

El presente trabajo de tesis tiene como objetivo diseñar e implementar las interfaces hardware y software, el algoritmo de control PID Desacoplado, así como la interface de usuario que permita comandar los movimientos punto a punto, línea recta y circunferencia de un robot serial planar de 3 grados de libertad, con accionamiento eléctrico construido por el CETAM. En un principio se describen algunas de las tecnologías de sistemas de control más comunes implementadas en la actualidad en la robótica de manipuladores seriales, para luego pasar a explicar el modelo teórico del funcionamiento de todo el sistema propuesto. Posteriormente, el presente trabajo realiza un énfasis en el desarrollo del algoritmo de generación de trayectoria, la cinemática directa e inversa y la dinámica directa e inversa para las simulaciones e implementación del sistema. Luego se describe la Interface Usuario a utilizar, su modo de funcionamiento así como el protocolo de comunicación entre el controlador y la computadora. Finalmente se desarrolla el algoritmo de control PI Desacoplado de corriente sintonizándolo de forma analítica así como el control PID Desacoplado de posición sintonizándolo de forma experimental comparando los resultados con la sintonización hecha por software propio de los controladores EPOS UserInterface.

El empleo de tanques hidráulicos en actividades industriales es recurrente debido a la gran cantidad de industrias que utilizan fluidos y líquidos en sus procesos de producción. Para su correcto funcionamiento es necesario contar con un adecuado control del nivel en estos depósitos para que se aprovechen al máximo los recursos hidráulicos. El presente trabajo presenta un estudio del diseño de un sistema de control multivariable aplicado a una planta de dos tanques acoplados, que representa un proceso frecuente en la industria, y en el cual se pueden utilizar estrategias de control predictivo basado en modelo. La investigación empieza revisando el estado del arte de las técnicas de control que se han diseñado para este sistema basadas en teorías de control clásico, control moderno y control avanzado, entre estos últimos los controladores predictivos. Luego se expone la base teórica del control predictivo por matriz dinámica, estrategia con la cual es factible realizar el diseño de este controlador. Posteriormente, el modelo matemático lineal de la planta estudiada es presentado pues este servirá de referencia para el controlador. Finalmente, se enuncian las conclusiones a las cuales se ha llegado a partir del estudio realizado y se proponen pautas para el diseño del controlador en cuestión a manera de recomendaciones para un trabajo futuro.

La industria extractiva de minerales, en el Perú, es un actor muy importante de desarrollo económico y tecnológico. Destacando el cobre como principal mineral. Es importante, como país minero, desarrollar investigaciones y tecnologías que ayuden a mejorar el proceso de extracción y concentración de minerales. En la industria minera actual, donde se ha conseguido un gran avance en la automatización, aún existen grandes retos y oportunidades de mejorar los procesos en búsqueda de una mejor eficiencia. Una de las etapas más importantes y críticas es la concentración de minerales mediante el uso de celdas de flotación. El control efectivo de este proceso permite obtener niveles adecuados e importantes de grado y recuperación en el concentrado de mineral. En el caso de las celdas de flotación tipo columna, el comportamiento es multivariable y muy dinámico por ser dependiente de los cambios de las características del mineral que se procesa y de las perturbaciones de la planta. Es ampliamente conocido que el control predictivo basado en modelos constituye una poderosa herramienta de control de plantas multivariable que presentan un comportamiento dinámico complejo como en el caso de la celda de flotación tipo columna. Es por esto, que el objetivo en la tesis es diseñar un controlador predictivo generalizado (GPC) multivariable para el control efectivo de una celda de flotación tipo columna utilizada en el proceso de recuperación de cobre. El modelo matemático obtenido tiene un grado de aceptación FIT superior a 80%. Se realizaron evaluaciones comparativas del sistema de control de la celda de flotación tipo columna, con los controladores GPC multivariable y PI diseñados considerando diferentes escenarios de operación e índices de desempeño. Se determinó que, el mejor desempeño del sistema de control se obtiene cuando se aplica el controlador GPC multivariable diseñado. / Tesis

Orientador: Luiz de Paula do Nascimento / Banca: João Antonio Pereira / Banca: Kátia Luchese Cavalca Dedini / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma análise teórica do desempenho de um sistema de controle ativo de vibrações de rotores utilizando mancais magnéticos. Trata-se de uma alternativa de controle ativo de vibrações de rotores onde um sistema adaptativo "feedforward" é empregado sobreposto ao sistema de controle "feedback" dos mancais magnéticos. O desempenho de algumas arquiteturas de controle, tanto em termos de vibração global como em vibração local do rotor, foi analisado dando ênfase na variação do ganho proporcional e derivativo do controlador PID, que compõe o circuito de controle do mancal magnético ativo. Também foi analisado o efeito da posição e do número de sensores de erro, bem como o efeito do mancal atuador utilizado, sobre o desempenho das estratégias de controle. O sistema de controle foi aplicado em um modelo teórico de rotor desenvolvido pelo método da matriz de impedância. / Abstract: In this work a theoretical analysis of the performance of a system which actively controls vibrations of rotors using magnetic bearings is presented. The proposed system of control is an alternative of active control of rotor vibrations in which an adaptive feedforward system superimposed on the feedback control system of the magnetic bearings is used. The performance of some control architectures was analyzed, in terms of global vibration as in terms of local vibration of the rotor, giving emphasis in the variation of the proportional and derivative gain of the PID controller of the control circuit of the active magnetic bearings. Furthermore, the performance of the vibration control system was analyzed considering the effect of the number and position of the error sensors, as well as the effect of the magnetic bearing employed as actuator. The control system was applied in a theoretical rotor model developed by the matrix impedance method. / Mestre

Essa pesquisa se propõe a investigar o uso de Inclusões Diferenciais Lineares Limitadas por Norma (IDLNs) para projeto de controladores de amortecimento de tipo PSS (Power System Stabilizer) para sistemas elétricos com a presença de geração distribuída. Uma vez definida de maneira adequada, uma IDLN pode ser capaz de englobar um conjunto de trajetórias do modelo não-linear do sistema em estudo. Assim, é possível garantir certas propriedades (estabilidade assintótica, por exemplo) para as trajetórias da IDLN e, consequentemente, as mesmas propriedades terão validade para as trajetórias do modelo não-linear. Inicialmente propõe-se um procedimento para cálculo dos parâmetros do modelo de IDLN proposto de forma que ela seja capaz de agregar um conjunto de dinâmicas de interesse do sistema. Tal procedimento divide-se, basicamente, em duas etapas. Na primeira etapa, o objetivo é englobar um conjunto de trajetórias do modelo não-linear do sistema numa Inclusão Diferencial Linear Politópica (IDLP). Já na segunda etapa, os parâmetros da IDLN são calculados a partir da solução um problema na forma de LMIs (Linear Matrix Inequalities) que utiliza informações da IDLP obtida anteriormente. Em seguida, essa pesquisa propõe um procedimento sistemático na forma de LMIs para projeto de controladores de amortecimento de tipo PSS para sistemas de geração distribuída usando-se os modelos de IDLNs propostos. Restrições na forma de desigualdades matriciais são incluídas ao problema de controle para garantir um desempenho mínimo a ser atingido pelo controlador. Como resultado, a formulação do problema de controle é descrita por um conjunto de BMIs (Bilinear Matrix Inequalities). Entretanto, através de um procedimento de separação pode-se tratar o problema em duas etapas, ambas envolvendo a solução de um conjunto de LMIs. Uma planta de co-geração instalada numa rede de distribuição composta por um alimentador e 6 barras é utilizada como sistema teste. / This work proposes an investigation about the use of Norm-bounded Linear Differential Inclusions (NLDIs) for the design of PSS-type damping controllers for electrical systems with the presence of distributed generation. When the NLDI is properly defined, it is possible to guarantee certain properties (for example, asymptotic stability) to the trajectories of the NLDI and, consequently, the trajectories of the nonlinear model have these same properties. Initially, this research proposes a procedure to calculate the NLDI parameters in such way it can be capable to aggregate a set of dynamics of interest. Such procedure is constituted by two steps. In the first step, the objective is to aggregate some trajectories of the nonlinear model to a Politopic Linear Differential Inclusion (PLDI). In the second step, the NLDI parameters are calculated by solving a problem in the form of LMIs (Linear Matrix Inequalities) that uses the IDLP previously obtained. After that, this research proposes a systematic method based on LMIs for the design of PSS-type damping controllers for distributed generation systems. Such method uses the proposed NLDI models. Constraints in the form of LMIs are included to the control problem formulation in order to guarantee a desirable performance to the controller. As a result, the control problem formulation is structured by a set of BMIs (Bilinear Matrix Inequalities). However, it is possible to deal with such problem in two steps,both involving the solution of a set of LMIs. A cogeneration plant added to a distribution network constituted by a feeder and six buses is adopted as test system.

Neste trabalho apresenta-se um procedimento de projeto para sistemas dinâmicos com não linearidades do tipo setor. Um sistema linear com incerteza estruturada é utilizado para descrever o sistema não linear, permitindo encontrar funções de Lyapunov, subconjuntos do domínio de atração e regiões invariantes do sistema não linear de forma relativamente simples. O controlador de ganho programado utiliza os estados do sistema para chavear controladores lineares robustos em subconjuntos do domínio de atração do sistema em torno do ponto de operação. O procedimento garante a estabilidade do sistema em malha fechada e reduz o conservadorismo que resulta quando uma grande região de atração é considerada. Além disto, também considera-se o problema de transição garantida entre pontos de operação, utilizando um caminho pré especificado no espaço de estado. Para o controle do sistema linear com incerteza, apresenta-se uma técnica de controle de custo garantido utilizando desigualdades de matrizes lineares. Um sistema de suspensão magnética e um sistema de bioxidação microbiana de sorbitol a sorbose são apresentados como exemplos de aplicação do controlador de ganho programado. / In this work a gain scheduling controller design procedure for dynamic systems with sector nonlinearities is given. An uncertain linear system with structured uncertainty is used to describe the nonlinear system, yielding an easy way to obtain Lyapunov functions, invariant sets and subsets of the system domain of attraction. The gain scheduling controller proposed uses the system state to switch linear robust controllers in subsets of the system domain of attraction around the operating point. The procedure guarantees the stability ofthe closed loop system and reduces the amount of conservatism that results when a large region of attraction around the operating point is considered. In addition, we also consider the problem of guaranteed transition between operating points by using a pre specified path in the state space for the system operating points. A guaranteed cost control law for uncertain linear systems using linear matrix inequalities is also presented. A magnetic suspension system and a sorbitol to sorbose microbial oxidation system are presented as applications of the gain scheduled controller.