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.

Este trabalho objetiva a implementação de um sistema de rastreamento de alvo para aplicações em robótica móvel, utilizando como sensor principal uma câmera tipo Charge-Coupled Device (CCD). Uma abordagem adaptativa é utilizada para compensar as variações de iluminação no ambiente. Esta adaptação: 1) usa o método de retroprojeção de histogramas para rastreamento do alvo; 2) gera uma distribuição de probabilidade gaussiana que representa o histograma de cores do alvo; 3) atualiza em tempo real os parâmetros (média e covariância) do histograma. Como contribuição deste trabalho, propõe-se a determinação do nível de filtragem do ruído, adaptando-se ao modelo do alvo a cada imagem capturada. Este procedimento foi incorporado à determinação dos pixels com intensidades de cores mais próximas das do alvo. Uma vez que a determinação da posição relativa entre o robô e o alvo depende de imagens ruidosas, um procedimento de estimação, denominada sistema grey, é empregado para suavizar o controle. Efetivamente, o que esta abordagem faz é estimar a dinâmica relativa entre o robô e o alvo, no que se refere a distância e orientação. Para reduzir o erro de distância entre o robô e o alvo, fez-se uso de um controlador fuzzy com duas entradas e uma saída, para controle de velocidade linear e angular. Este controlador é denominado de fuzzy look-ahead, uma vez que recebe como entrada as predições dos erros de posição. O sistema de rastreamento de alvo móvel foi implementado em simulação, utilizando o Matlab 6.1, obtendo-se bons resultados com imagens e trajetórias simuladas. Para os experimentos em tempo real, foram desenvolvidas bibliotecas gráficas em C++Builder 5.0, onde imagens capturadas pelo robô móvel Magellan-ISR são transferidas pela rede via TCP/IP para um Personal Computer (PC) remoto. Após a verificação da robustez dos módulos de detecção do alvo através do sistema de visão, da estimação/predição da posição do alvo e do controlador fuzzy, fez-se a integração dos mesmos para aplicação em tempo real. Esta integração foi implantada no computador de bordo do robô móvel Magellan-ISR. Dos resultados obtidos, a robustez do sistema pode ser verificada em diversos ambientes e sob diferentes condições.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma nova arquitetura e baseada nela, projetar um circuito que funcione como bloco de saída de um controlador baseado na lógica difusa. A nova arquitetura proposta realiza a defuzificação baseada no método defuzificação por altura, sendo composta por circuitos escalonadores, circuitos somadores e circuito multiplicador-divisor, desenvolvidos para operarem no modo corrente. Os mesmos serão implementados, através de hardware analógico, na tecnologia CMOS 0,35mm C35 da AMS - Austria Mikro Systems International AG com tensão de alimentação de 3,3V. Estes circuitos foram, na sua grande maioria, desenvolvidos com base no princípio translinear aplicado a dispositivos CMOS. Como características principais, o dispositivo projetado com base na arquitetura proposta apresentou, através de simulação, baixo consumo de potência, erro dentro da faixa de especificação inicial e, com seu uso, a obtenção de um controlador difuso completo, quando atuou junto com os demais blocos já existentes. Nesta tese são apresentados os resultados de simulação dos blocos constituintes do defuzificador, bem como do sistema completo. A simulação foi realizada no software SPICE. O layout do circuito proposto foi desenvolvido no software Mentor Graphics.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma nova arquitetura e baseada nela, projetar um circuito que funcione como um controlador baseado na lógica fuzzy tipo-2 intervalar. Neste trabalho são apresentados o projeto e a implementação dos circuitos que compõem o referido controlador, tais como: o circuito fuzificador tipo-2 intervalar (FOU); os circuitos de máximo e mínimo que são utilizados na máquina de inferência Mamdani tipo-2; os circuitos multiplicador-divisor; somador; escalonador; subtrator; mínimo e máximo que são utilizados para implementar o módulo tipo-redutor baseado no método de Wu-Mendel. E por fim, o circuito de média aritmética que é utilizado para implementar o circuito defuzificador. Todos estes circuitos foram implementados em tecnologia CMOS 0,35m da AMS - Austria Mikro Systems International AG, com tensão de alimentação de 3,3V.

Este trabalho dedicou-se ao estudo da síntese automática de processadores nebulosos dedicados. Inicialmente foi desenvolvido um conjunto de relações para a síntese de retas no domínio digital. O objetivo destas relações foi estabelecer quais as operações envolvidos na síntese de uma reta, para funções com um número genérico de bits. Com base nestas relações, foi proposto um gerador de funções de pertinência. Dois exemplos de geradores de função de pertinência foram desenvolvidos para ilustrar o emprego da arquitetura. Estas unidades foram codificadas em VHDL para simulação da estrutura e validação da proposta. Finalmente, a arquitetura é a flexibilidade quanto às dimensões do processador: as portas de comunicação e as funções de pertinência podem ter o seu tamanho definido no momento da síntese. Para ilustrar a possibilidade de implementação da proposta, uma aplicação específica de controlador foi codificada em VHDL. Esta descrição foi simulada e sintetizada em diferentes condições de implementação por ferramentas comerciais.

Esta dissertação objetiva estudar a estabilidade de sistemas com controladores nebulosos. A característica de saída desta classe de controladores é não linear, sendo, portanto, necessário lançar mão de métodos para análise de estabilidade para sistemas não lineares.O critério de Popov é um método de análise de estabilidade para sistemas não lineares, de aplicação prática mais simples, por utilizar análise gráfica (interpretação geométrica), sendo o método utilizado neste trabalho.Neste trabalho, há o interesse de se aplicar esse critério a sistemas que utilizam controladores nebulosos com implicação Mamdani, por ser esta, a implicação mais importante conhecida na literatura.Para controladores nebulosos com uma entrada e uma saída, apresenta-se um método de análise para a obtenção do valor da inclinação máxima da característica não linear de saída, sem a necessidade, porém, de se gerar essa característica por completo.Para sistemas que possuem um controlador nebuloso com duas variáveis de entrada e uma variável de saída, resultando numa superfície, como característica não linear de saída. Utilizando manipulações matemáticas e gráficas, nas equações de estado do sistema a controlar, e na característica não linear de saída do CN, pode-se aplicar o critério de Popov a sistemas com esta configuração.

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.