Estuda-se o problema de sintonia de controladores, objetivando-se a formulação do problema de sintonia ótima de controladores. Busca-se uma formulação que seja geral, ou seja, válida para qualquer estrutura de controlador e qualquer conjunto de especificações. São abordados dois temas principais: especificação de controladores e sintonia ótima de controladores. São compiladas as principais formas de especificação e avaliação de controladores e é feita a formulação do problema de sintonia de controladores como um problema padrão de otimização. A abordagem proposta e os conceitos apresentados são então aplicados em um conjunto de exemplos. / The problem of control tuning is studied, aiming the formulation of the optimal control tuning problem. A general formulation, valid for any controller structure and any set of specifications, is sought. Two main themes are addressed: controller specification and optimal controller tuning. The main ways of controller specification and assessment are compiled and the optimal controller tuning problem is formulated as a standard optimization problem. The proposed approach and the presented concepts are then applied in a set of examples.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-02T12:36:22Z No. of bitstreams: 1 EvertonJoseDeCastroRego_DISSERT.pdf: 3619677 bytes, checksum: e83c6f152657a4cdb446e3b03e645829 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-04T13:01:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EvertonJoseDeCastroRego_DISSERT.pdf: 3619677 bytes, checksum: e83c6f152657a4cdb446e3b03e645829 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T13:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EvertonJoseDeCastroRego_DISSERT.pdf: 3619677 bytes, checksum: e83c6f152657a4cdb446e3b03e645829 (MD5) Previous issue date: 2017-12-22 / O controle autom?tico de processos ? uma demanda crescente nas ind?strias que buscam t?cnicas que automatizem a sintonia dos sistemas de controle e que garantam efici?ncia, qualidade e seguran?a. Este trabalho tem como objetivo implementar um m?todo de avalia??o e ressintonia de controladores PI em Controlador L?gico Program?vel (CLP), a fim de melhorar a robustez do sistema. O m?todo ? inspirado em trabalhos j? existentes na literatura e possui duas etapas, a primeira etapa ? de avalia??o de robustez do controlador, em que se estima suas margens de ganho e de fase. Na segunda etapa, os par?metros do controlador PI s?o corrigidos para assegurar que os crit?rios de robustez n?o sejam violados. Pretendeu-se programar o m?todo diretamente num CLP para que funcione em conjunto com o seu controlador. Inicialmente, resultados de simula??es num?ricas s?o apresentados para ilustrar o funcionamento do m?todo. Em seguida, ? descrita a implementa??o do m?todo por meio da programa??o de CLP. Resultados de experimentos em plantas reais controladas por CLP ilustram a efetividade do m?todo. / Automatic process control is a growing demand in industries that seek techniques that automate the tuning of control systems and ensure efficiency, quality and safety. This work aims to implement a method of assessment and readjustment of PI controllers in Programmable Logic Controller (PLC), in order to improve the robustness of the system. The method is inspired by works from the literature and has two stages, the first step is to evaluate the robustness of the controller, in which its gain and phase margins are estimated. In the second step the parameters of the PI controller are adjusted to ensure that the robustness criteria are not violated. It was intended to program the method directly into a PLC to work together with its controller. Initially, results of numerical simulations are presented to illustrate the method?s operation. Then, the implementation of the method through PLC programming is described. Experiments results in real plants controlled by PLC illustrate the effectiveness of the method.

Estuda-se o problema de sintonia de controladores, objetivando-se a formulação do problema de sintonia ótima de controladores. Busca-se uma formulação que seja geral, ou seja, válida para qualquer estrutura de controlador e qualquer conjunto de especificações. São abordados dois temas principais: especificação de controladores e sintonia ótima de controladores. São compiladas as principais formas de especificação e avaliação de controladores e é feita a formulação do problema de sintonia de controladores como um problema padrão de otimização. A abordagem proposta e os conceitos apresentados são então aplicados em um conjunto de exemplos. / The problem of control tuning is studied, aiming the formulation of the optimal control tuning problem. A general formulation, valid for any controller structure and any set of specifications, is sought. Two main themes are addressed: controller specification and optimal controller tuning. The main ways of controller specification and assessment are compiled and the optimal controller tuning problem is formulated as a standard optimization problem. The proposed approach and the presented concepts are then applied in a set of examples.

Submitted by Bianca Neves (oliveirabia1@ymail.com) on 2016-04-20T19:50:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertação -Hussama Ibrahim Ismail.pdf: 7224207 bytes, checksum: 580676e0f2285e31f50bddf1814c3d9b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-04-27T18:31:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação -Hussama Ibrahim Ismail.pdf: 7224207 bytes, checksum: 580676e0f2285e31f50bddf1814c3d9b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-04-27T20:06:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação -Hussama Ibrahim Ismail.pdf: 7224207 bytes, checksum: 580676e0f2285e31f50bddf1814c3d9b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T20:06:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação -Hussama Ibrahim Ismail.pdf: 7224207 bytes, checksum: 580676e0f2285e31f50bddf1814c3d9b (MD5) Previous issue date: 2015-11-11 / Não informada / The extensive use of fixed-point digital controllers demands a growing effort to prevent design errors that appear in discrete-time domain. The present work describes a novel verification methodology, which employs bounded model checking based on boolean satisfiability and satisfiability modulo theories to verify the occurrence of design errors, due to the finite word-length format, in fixed-point digital controllers. Here, the performance of digital controllers realizations that use delta operators are compared to those that use traditional direct forms. Experimental results show that the delta-form realization substantially reduces the digital controllers’ fragility when compared to the direct-form realization. Additionally, the proposed methodology is very effective and efficient to verify real-world digital controllers, where conclusive results are obtained in nearly 89% of the benchmarks. / O uso extensivo de controladores digitais implementados em ponto-fixo demandam um maior esforço para prevenir erros de projeto que aparecem no domínio discreto. Este trabalho descreve uma nova metodologia de verificação que emprega verificação de modelos limitada baseada em satisfação booleana e teorias do módulo da satisfatibilidade, para verificar a ocorrência de erros de projetos em controladores digitais causados pelos efeitos da palavra finita. Neste trabalho, serão comparados os desempenhos das realizações na formas delta e as tradicionais formas diretas. Os resultados mostram que a forma delta reduz substancialmente a fragilidade de controladores digitais, se comparados com as formas diretas. A metodologia proposta é eficiente para verificar controladores digitais do mundo real. Ela foi conclusiva em aproximadamente 89% dos casos de teste.

Orientador: Fábio Roberto Chavarette / Banca: Gustavo Luiz Chagas Manhães de Abreu / Banca: Nelson José Peruzzi / Resumo: Diversos protótipos de sistemas Maglev (transporte de levitação magnética) em todo o mundo, principalmente na Alemanha e Japão, têm demonstrado que este modo de transporte pode lucrativamente competir com o transporte aéreo. No entanto, um sistema Maglev tal como o Transrapid da Alemanha é inerentemente instável. Esta instabilidade deve-se ao sistema de suspensão eletromagnética, a qual usa força atrativa para levitar o trem. Com isto, algum sistema de controle da levitação deve ser implementado para tornar a operação segura. A partir de um modelo simplificado para o sistema experimental Transrapid é possível investigar a instabilidade e consequentemente propor algum projeto de controle. Neste trabalho, é proposto dois projetos de controladores ótimos. As seguintes técnicas são utilizadas para projetar os controladores: Regulador linear Quadrático (LQR) e Equação de Riccati Dependente do Estado (SDRE). O primeiro projeto é um controlador linear, já o outro é não-linear. As simulações computacionais mostram que o controlador SDRE permite o sistema Maglev operar com perturbações muito maiores no entreferro do que o controlador LQR permite / Abstract: Several experimental Maglev (magnetic levitation transport) systems all around the world, mainly in Germany and Japan have demonstrated that this mode of transportation can profitably compete with air travel. However, a system such as the German Maglev train (called Transrapid) is inherently unstable. This instability is because the electromagnetic suspension system uses attractive force to levitate the train. Herewith, some levitation control system must be implemented to make safe operation. From a simplified model for the Transrapid experimental system is possible to investigate the instability and to propose some control design. In this work, we propose two control designs for the system. The following techniques are used to design the controllers: Linear Quadratic Regulator (LQR) and State-Dependent Riccati Equation (SDRE). The first project is a linear controller, while the other is non-linear. Simulations shows that the SDRE controller allows the Maglev system to operate with much larger disturbances in the air gap than the LQR controller does / Mestre

Orientador: José Alfredo Covolan Ulson / Banca: Danilo Hernane Spatti / Banca: Fernando de Souza Campos / Resumo: O uso de técnicas de controle preditivo e de sistemas inteligentes na resolução de problemas de controle de grande complexidade tem crescido significativamente na última década. Parte disso se deve ao fato destas abordagens já terem sido utilizadas com sucesso em uma vasta gama de aplicações, demonstrando sua robustez e eficiência. Porém, o uso destas técnicas ainda é pequeno quando comparado com o controle PID (proporcional integral derivativo) clássico, ainda que apresentem resultados melhores. Assim, a maioria das publicações presentes na literatura que utilizam estas técnicas de controle mais sofisticadas tem como objetivo resolver um problema específico de controle. Para isso, em geral, adota-se uma determinada abordagem sem que necessariamente se faça uma avaliação a respeito de qual dos métodos existentes seria o mais eficiente, uma vez que o foco é apenas a resolução do problema. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de três das técnicas de controle inteligente e/ou preditivo mais aceitas para o controle de processos industriais frente ao controlador PID clássico, de uso generalizado na indústria. Mais especificamente, optou-se por utilizar o controlador MPC, o controlador Fuzzy e o controlador Neural Preditivo para o controle de um processo industrial e, então, avaliar o desempenho por meio das métricas ISE e ITSE, além de comparar o sobressinal máximo, erro estacionário e tempo de acomodação. Por fim, os resultados de desempenho de cada ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of predictive control techniques and intelligent systems in the resolution of complex control problems has increased in the last decade. Part of this is due to the fact that these approaches have already been used successfully in a wide range of applications, demonstrating their robustness and efficiency. However, the use of these techniques is still small when compared to the classic PID (derivative proportional integral) control, although they present better results. Thus, most publications in the literature that use these more sophisticated control techniques aim to solve a specific control problem. For this, in general, a certain approach is adopted without necessarily making an evaluation as to which of the existing methods would be the most efficient, since the focus is only the resolution of the problem. In this context, the objective of this work was to evaluate the performance of three of the most accepted intelligent and / or predictive control techniques for the control of industrial processes against the classical PID controller, widely used in industry. More specifically, it was decided to use the MPC controller, the Fuzzy controller and the Neural Predictive controller to control an industrial process, and then evaluate the performance through the ISE and ITSE metrics, in addition to comparing the maximum overshoot, stationary error and accommodation time. Finally, the performance results of each controller were confronted with the classic PID controller... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O trabalho tem por objetivo propor um controlador automático para servoventiladores em modo de ventilação mandatória sobre a ventilação total do paciente hígido sob o efeito de neuro-bloqueadores. Através da especificação de parâmetros ajustáveis de equipamentos de ventilação mecânica e de modelos do sistema fisiológico humano, chega-se a uma série de requisitos de desempenho para este controlador que venha a desempenhar a função de estabilização da saturação de oxigênio no sangue do paciente intubado. A técnica de controle usada é do tipo preditiva baseada em modelos e, portanto, um modelo linear paramétrico é identificado a partir do modelo não-linear de validação. O controlador foi projetado para pequenas variações em torno do ponto de equilíbrio, utilizando o algoritmo GPC. Através de pequenos ajustes da ventilação total e da fração de oxigênio do ar fornecido às vias aéreas superiores do paciente, o controlador atua sobre o sistema, de forma a atingir e manter um certo grau requerido de saturação de oxigênio no paciente. No final do trabalho, uma análise de robustez é feita como validação de projeto.

Este trabalho apresenta um método para obtenção e simplificação de uma base de regras nebulosas. O método proposto para a extração de regras nebulosas é oriundo da combinação eficiente de diferentes técnicas relatadas independentemente na literatura. Inicialmente, são gerados agrupamentos de entrada e agrupamentos de saída correspondentes. Em seguida são definidas, de forma recursiva, regras nebulosas para classificação de padrões. Cada regra é associada a uma hipercaixa que define a região de existência de uma classe e/ou inibe a classificação do dado nos casos em que duas ou mais hipercaixas se superpõem (situação onde um ou mais dados podem pertencer a mais de uma região) evitando assim que sejam geradas regras conflitantes. Então, é discutido um mecanismo de redução do conjunto de regras com base nas superposições de classes, para a simplificação do conjunto de regras gerado, onde serão gerados os graus de pertinência para os dados de entrada. O método é ilustrado através de um exemplo no qual são determinadas regras para um controlador nebuloso para um sistema de controle de atitude utilizando atuadores com restrições de tempo de chaveamento e atrasos.

Este trabalho tem por objetivo avaliar diferentes controladores preditivos para sistemas de ventilação mecânica empregando uma metodologia multi-objetivo. Para isso, é utilizado um modelo para o sistema respiratório, que descreve as trocas gasosas ocorridas nos pulmões, no cérebro e nos tecidos corporais do indivíduo. Restrições foram impostas às variáveis manipuladas tendo em vista valores fisiologicamente aceitáveis. Os controladores foram implementados empregando a técnica de Controle por Matriz Dinâmica (Dynamic Matrix Control, DMC), tendo por finalidade regular a saturação de oxigênio no sangue arterial. Três abordagens foram comparadas: a primeira utiliza a fração inspirada de oxigênio como variável de controle, a segunda utiliza a ventilação total, e a terceira emprega ambas. Os resultados foram avaliados em termos de sensibilidade a ruído de medida e a uma perturbação paramétrica na dinâmica do sistema. Com base em tais critérios, fronteiras de Pareto foram estimadas para as três abordagens consideradas, variando-se os horizontes de predição e controle, bem como o peso do controle na função de custo. Como resultado, observou-se uma superioridade do controlador multivariável.

O presente trabalho apresenta alguns resultados relacionados a pontos específicos no projeto e implementação de controladores lógicos nebulosos (CLNs): otimização de desempenho de um CLN, obtenção de regras de controle a partir das ações de controle de um operador humano (OH) e análise do efeito da quantização dos sinais em um CLN implementado mediante um processador digital. O método de otimização de CLNs proposto consiste em manter fixa a estrutura interna do controlador e pré-compensar suas entradas com uma função não linear. Os parâmetros que caracterizam a função não linear são ajustados numericamente de maneira a otimizar o desempenho do controlador. O ajuste deste parâmetros é feito usando algoritmos de busca aleatória (algoritmos genéticos e o método do poliedro flexível com recozimento simulado). O método é avaliado mediante um exemplo. Os resultados obtidos são comparados àqueles obtidos usando métodos alternativos. A obtenção das regras de controle para um CLN a partir das ações de controle de um OH, é feita usando uma rede neural artificial treinada de maneira a emular o comportamento do OH. Com a rede neural treinada são gerados sistematicamente dados de entrada-saída, os quais são usados para obter as regras de controle. Este método é avaliado com um exemplo específico e comparados os resultados aos obtidos usando um outro método tomado da literatura. O efeito da quantização no desempenho do CLN é analisado para o caso em que o controlador é implementado digitalmente. É assumido que os sinais de entrada e saída do controlador são representados com um número finito de bits. O desempenho do controlador é avaliado em função ao número de bits empregados na quantização. São simuladas duas implementação do controlador. Na primeira, o CLN é simulado implementado na forma de processador dedicado cujas características correspondem ao processador que atualmente encontra-se em processo de implementação com a participação do Departamento de Eletrônica Aplicada do ITA (Projeto SHI2-ProTeM-CC, CNPq Proc. 680092/95-1). Na segunda, simula-se o CLN implementado em um computador digital. A análise é feita mediante a simulação de um problema específico de controle.