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Proposta de um algoritmo GPC adaptativo com baixo custo computacionalMazoco, Bruna Marques 10 February 2015 (has links)
Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-05-05T19:26:18Z
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Previous issue date: 2015-05-04 / Esta dissertação propõe um algoritmo do Controlador Preditivo Generalizado (GPC) com horizonte de controle igual a um para ser aplicado em plantas industriais com modelos variantes no tempo, simples o su ficiente para ser implementado em Controlador Lógico Programável (PLC). A solução explícita do controlador é obtida em função dos parâmetros do modelo e dos parâmetros de sintonia do GPC
(horizonte nal de predição hp e o fator de supressão do sinal de controle ), além das entradas e saídas presentes e passadas. A sintonia do fator de supressão e do horizonte de previsão GPC é feita através do lugar das raízes da equação característica do sistema em malha fechada, sempre que os parâmetros do modelo da planta industrial (estável ou instável em malha aberta) forem modificados. / This dissertation proposes a new formulation of the Generalized Predictive Control (GPC) algorithm to be applied in industrial plants with time-varying models. The unitary control horizon premisse alows it to be simple enough to be implemented in a Programmable Logic Controller (PLC). The explicit solution of the control increment is obtained from the parameters of the model and the GPC tuning parameters
(prediction horizon hp and supression weight ), in addition to past and present inputs and outputs. Supression weight tuning is done by Root Locus technique, constructed from the system closed loop characteristic polynomium, everytime the model parameters of the industrial plant (stable or not in open loop) su er modi fication.
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Controle adaptativo robusto de estrutura variável por modelo de referência aplicado a filtros ativos de potência / Robust variable structure model reference adaptive control applied to active power filtersStefanello, Márcio 27 August 2010 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This works presents a Robust Variable Structure Model Reference Adaptive Control scheme denoted VS RMRAC. In this adaptive control strategy, each parameter of the control law is obtained by the sum of two other adaptive terms. One of them is associated with the RMRAC algorithm, while the other is composed of an adaptive gain rated by an
approximated sign function, being associated with the VS controller. The conventional RMRAC has the property of robustness with respect to certain types of unmodeled dynamics, while the conventional VS improves the system performance and can use certain information about the plant uncertainties to attain a sliding surface and invariance of the states of the closed loop plant with respect to these uncertainties. The main motivation
for combining the RMRAC and VS schemes is to obtain an adaptive control strategy with composite properties, namely, robustness and fast response, which are conflicting
each other in conventional adaptive algorithms. The method of combination was already proposed in the literature, however, unlike the original proposal, the adaptation laws are modified to cope with the effect of the unmodeled dynamics, which are by hypothesis, of multiplicative and additive types. The modification includes normalization for robustness with respect to such dynamics. For the discrete time case it is also necessary a modification
on the error equation for causality of the adaptive algorithm. This modification implies a suitable adaptive algorithm, designed according to the Gradient approach. The
stability proofs are stated for the continuous time case, as well as for the discrete time case. The performance of the overall controller can be verified quantitatively, from the analysis of the robust stability, as well as qualitatively, from simulations and analysis of experimental results. Regarding to the last, the performance of the RMRAC and VS RMRAC algorithms are tested for the current control of an Active Power Filter connected in parallel with the grid. Once the filter is connected to the grid, its is subject to parametric
uncertainties, unmodeled dynamics and disturbances. Besides, the references for the compensation currents are complex waveforms, including several harmonic components of
low order. For these reasons, stability and performance are mandatory in applications of Active Power Filters and this system was elected to experimentally test the performance of the VS RMRAC adaptive algorithm. / Este trabalho apresenta um Controle Adaptativo Robusto de Estrutura Variável por Modelo de Referência denotado VS RMRAC (do inglês, Variable Structure Robust Model
Reference Adaptive Control ). Para obter esta estratégia de controle adaptativa, cada parâmetro da lei de controle é obtido pela soma the duas outras parcelas adaptativas.
Uma delas é associada ao algoritmo de controle RMRAC, enquanto a outra é composta de um ganho adaptativo multiplicando uma função sinal aproximada, e é relacionada com o controlador VS. O RMRAC convencional tem a propriedade de robustez com respeito a determinada classe de dinâmicas não modeladas, enquanto que o VS convencional possui rápida resposta e pode ser projetado para garantir a invariância dos estados da planta em
malha fechada, a partir do conhecimento de determinados limites de incerteza da planta. Deste modo, a principal motivação da combinação é obter um controlador adaptativo com propriedades de ambos os esquemas de controle, ou seja, robustez e rápida resposta, que são conflitantes entre si em algoritmos adaptativos convencionais. O método de combinação utilizado já havia sido proposto na literatura, porém, diferentemente da proposta original, as leis de adaptação são modificadas para considerar o efeito das dinâmicas não modeladas, que são por hipótese, dos tipos multiplicativa e aditiva. A modificação para robustez com respeito as dinâmicas não modeladas utiliza normalização da entrada da lei de adaptação. Para o caso discreto, é também necessária uma modificação na equação do erro para tornar o algoritmo de controle causal. Esta modificação implica num algoritmo adaptativo que é projetado com base no método Gradiente. As provas de estabilidade são desenvolvidas para os casos contínuo e discreto. O desempenho do controlador pode ser verificado quantitativamente, a partir da análise da estabilidade robusta, ou qualitativamente, a partir de resultados experimentais. Com relação a este último, o desempenho dos algoritmos de controle RMRAC e VS RMRAC são testados para o controle de corrente de um Filtro Ativo de Potência conectado em paralelo na rede elétrica. Deste modo, este é um sistema sujeito à variações paramétricas, dinâmicas não modeladas e distúrbios. Além disso, as referências de corrente de compensação são formas de onda complexas, incluindo várias componentes harmônicas resultantes do processo de comutação de cargas
não lineares. Por estas razões, estabilidade e desempenho são características necessárias em aplicações de Filtros Ativos de Potência a este sistema foi escolhido para a verificação experimental do algoritmo de controle VS RMRAC.
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Controle adaptativo aplicado a um sistema de bombeamento de água visando a redução das perdas de energia elétrica e água / Adaptive control applied to a water pumping System aiming at reducing losses of electricity and WaterSilva, Magno José Gomes da 29 December 2014 (has links)
Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-12T13:56:40Z
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Previous issue date: 2014-12-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis aims at the design of an Adaptive controller for the modeling and real-time
control of a water pumping system through the simultaneous use of control valves and
frequency converter is used for the drive of a pump motor set, aiming to reduce the
consumption of water and electricity. We developed a prototype of the water pumping system
composed of two branches, aiming to model and identify the motor-pump set Parametrically
as well as design and implement adaptive auto adjustable Generalized Minimum variance
controllers (GMV). The controller operates in the determination of engine speed and the
aperture angle of the control valve. The methodology consisted of a theoretical and
experimental study considering the branches operate so disengaged. A study was carried out
in order to define the structure of the model for the experimental bench-numbers of Poles,
zeros and delays. Once known and validated the model structure, was retrieved from the
mathematical model trial countertop representative whose parameters are estimated in real
time by the method of recursive least squares (RLS), on the basis of entries imposed on the
frequency converter and valves, as well as extensions output whereas the system is engaged.
Adaptive controllers (GMV) auto adjustable have been designed and implemented for the
control of pressure in extensions using the calculation of control law the parameters identified
every instant of sampling, considering them as two systems MIMO (multiple-input multipleoutput).
The results are presented to the operating system as uncoupled and coupled, under the
action of the controller designed for various reference values. / A presente tese tem como objetivo o projeto de um controlador adaptativo, para o
modelamento e controle em tempo real de um sistema de bombeamento de água por meio do
uso simultâneo de válvulas de controle e conversor de frequência utilizado no acionamento de
um conjunto motor-bomba, visando reduzir o consumo de água e energia elétrica. Foi
desenvolvido um protótipo do sistema de bombeamento de água composto de dois ramais,
com o intuito de modelar e identificar parametricamente o conjunto motor-bomba assim
como, projetar e implementar controladores adaptativos de Variância Mínima Generalizados
(GMV) auto ajustáveis. O controlador atuou na determinação da velocidade de rotação do
motor e no ângulo de abertura da válvula de controle. A metodologia consistiu em um estudo
teórico e experimental considerando-se que os ramais operam de forma acoplada. Um estudo
foi realizado objetivando-se definir a estrutura de modelo para a bancada experimental -
números de polos, zeros e de atrasos. Uma vez conhecida e validada a estrutura de modelo, foi
obtido o modelo matemático representativo da bancada experimental cujos parâmetros são
estimados em tempo real pelo método dos mínimos quadrados recursivo (MQR), em função
de entradas impostas ao conversor de frequência e nas válvulas, como também de saídas nos
ramais considerando que o sistema é acoplado. Os controladores adaptativos (GMV) auto
ajustáveis foram projetados e implementados visando o controle da pressão nos ramais,
utilizando no cálculo da lei de controle os parâmetros identificados a cada instante de
amostragem, considerando-os como dois sistemas MIMO (multiple-input multiple-output).
Os resultados são apresentados para o sistema operando na forma desacoplada e acoplada, sob
a ação do controlador projetado para vários valores de referência.
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Controle adaptativo aplicado em dois elos de um robô manipulador eletromecânico de cinco graus de liberdade / ADAPTIVE CONTROL APPLIED TO TWO LINKS OF AN ELECTROMECHANICAL MANIPULATOR ROBOT OF FIVE DEGREES OF FREEDOMPinto, Carlos Roberto Alves 25 November 2011 (has links)
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Previous issue date: 2011-11-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research aims at developing adaptive decentralized and centralized controllers for two links of an electromechanical manipulator robot of five degrees of freedom (5 DOF). The manipulator robot is consisted of five rotational joints, four links and a claw. Five DC motors are used to drive the robot and the motion transmission of the motors for the joints is achieved by gear trains. The measurements of the angular positions of the joints are made by potentiometers. Models of the manipulator robots, which are coupled and nonlinear, are obtained by using Newton- Euler and Lagrange equations. In this research, the models of the links of the manipulator robot are obtained in real time for each sampling period. The parameters of the links, to be controlled, are identified by recursive least squares (RLS) method resulted from imposed excitation to the motors which activate the links and the responses obtained by means of the joints. These parameters are used in the designs of adaptive controllers for the positions control of the link joints in question. Experimental results are presented, as well as evaluation of the achieved performance by the controlled links of the robot. / O objetivo do presente trabalho é apresentar o projeto de controladores adaptativos descentralizados e centralizados para dois elos de um robô manipulador eletromecânico de cinco graus de liberdade (5 GDL). O robô manipulador é composto por cinco juntas rotacionais, por quatro elos e uma garra. Cinco motores de corrente contínua são utilizados para o acionamento do robô. A transmissão do movimento dos motores para as juntas é realizada através de trens de engrenagens. As medidas das posições angulares das juntas são realizadas por potenciômetros. Modelos de robôs manipuladores são obtidos usando equações de Newton Euler ou de Lagrange; e são acoplados e não lineares. Neste trabalho, os modelos dos elos do robô manipulador são obtidos em tempo real, para cada período de amostragem. Os parâmetros dos elos, a serem controlados, são identificados pelo método dos mínimos quadrados recursivo (MQR), em função de excitações impostas aos motores que acionam os elos e das respostas obtidas nas juntas e são usados nos projetos dos controladores adaptativos, para o controle das posições das juntas dos elos em análise. Finalizando, são apresentados resultados experimentais bem como a avaliação do desempenho obtido pelos elos controlados do robô.
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Controle adaptativo aplicado em um robô manipulador de dois graus de liberdade planar / ADAPTIVE CONTROL APPLIED TO A TWO-DEGREE-OF-FREEDOM PLANAR MANIPULATOR ROBOTCarvalho, James Sidney Freitas de 28 October 2009 (has links)
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Previous issue date: 2009-10-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this thesis was to model and control in real time a planar manipulator robot with two degrees of freedom (2-DOF), comprising a rotational and a prismatic link. The rotational link is an aluminum U-channel activated by a motor-reducer DC. The prismatic link comprises a double-acting pneumatic cylinder and a pass-through rod fixed inside the U-channel and activated by a 5-way electropneumatic proportional valve with three positions. A 10 turn potentiometer senses the angular position of the rotational link, and a potentiometric ruler senses its linear position of the prismatic link. The mathematical model that represents the manipulator robot, whose parameters are estimated in real time by the recursive least squares (RLS) method, is obtained as a function of the inputs fed into the manipulator and its measured outputs, considering the coupling between the links, based on a structure predefined for this purpose. After modeling the system, self-adjustable adaptive controls of generalized minimum variance (GMV) are designed and implemented, which control the position of the manipulator robot according to trajectories specified for the two links. Lastly, the estimated and experimental responses of the system are presented and compared, considering its links operating in uncoupled and coupled mode under the action of the designed controls. / A presente tese tem como objetivo o modelamento e controle em tempo real de um robô manipulador de dois graus de liberdade planar, constituído de um elo rotacional e outro prismático. O elo rotacional é um perfil U em alumínio e tem como atuador um motor-redutor de corrente contínua. O elo prismático é composto por um cilindro pneumático de dupla ação e haste passante, fixado no interior do perfil U e tem como atuador uma válvula eletropneumática proporcional de cinco vias e três posições. O sensoriamento de posição angular do elo rotacional é realizado por meio de um potenciômetro de dez voltas, e o de posição linear do elo prismático é realizado através de uma régua potenciométrica. É obtido o modelo matemático representativo do robô manipulador cujos parâmetros são estimados em tempo real pelo método dos mínimos quadrados recursivo (MQR), em função de entradas impostas ao manipulador e das saídas obtidas considerando o acoplamento entre os elos, a partir de uma estrutura pré-definida para este fim. De posse do modelo do sistema, controladores adaptativos de variância mínima generalizado (GMV) auto-ajustáveis são projetados e implementados visando o controle de posição do robô manipulador, conforme trajetórias especificadas para ambos os elos. Resultados de simulações e experimentais dos modelos estimados e respostas do sistema, considerando seus elos operando de forma desacoplada e acoplada sob a ação dos controladores, são apresentados e comparados.
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Controle adaptativo aplicado em dois elos de um robô manipulador eletropneumático de três graus de liberdade cartesiano / ADAPTIVE CONTROL APPLIED TO TWO LINKS OF A CARTESIAN ELETROPNEUMATIC MANIPULATOR ROBOT WITH THREE DEGREES OF FREEDOMSouza, Oldineia Batista de 03 August 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-08-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work is to model and to control in real-time two links of a cartesian electropneumatic manipulator robot with three degrees of freedom (3DOF). The manipulative robot basically consists of three proportional eletropneumatic valves and three pneumatic cylinders, and their parameters are identified in real-time by the Recursive Least Squares (RLS) method. In the possession of the system s model, adaptive of Dahlin Minimum Variance (DMV) are planned and implemented aiming the position control of the manipulative robot s effecter organ. Finally, experimental results are presented, as a way to assess the manipulative robot s performance. / O objetivo do presente trabalho é modelar e controlar em tempo real dois elos de um robô manipulador eletropneumático de três graus de liberdade (3GDL) cartesiano. O robô manipulador é constituído basicamente por três válvulas eletropneumáticas proporcionais e por três cilindros pneumáticos, e seus parâmetros são identificados em tempo real pelo algoritmo dos Mínimos Quadrados Recursivos (MQR). De posse do modelo do sistema, controladores adaptativos de Dahlin-Variância Mínima (DMV) são projetados e implementados visando o controle de posição do órgão efetuador do robô manipulador. Finalizando, são apresentados resultados experimentais, como avaliação do desempenho obtido pelo robô manipulador.
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Controle adaptativo aplicado em um robô manipulador eletropneumático de três graus de liberdade cartesiano / Adapitive control applied on a cartesian electropneumatic manipulator robot with three degrees of freedomMeira, Anrafel Silva 19 December 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a design of adaptive controllers for cartesian electropneumatic
manipulator robot with three degrees of freedom (3DOF) cartesian. The
manipulator is basically composed of three valves and three electro-pneumatic cylinders. It
use the estimator of the recursive least squares (RLS) to obtain the representative model of
the links of the manipulator robot. The model is used in the design of adaptive controllers
Dahlin Minimum Variance (DMV) with the criterion of Favier and Hassani for position
control of links robot. The experimental results are presented, as well as evaluation of the
achieved performance by the manipulator robot. / Este trabalho apresenta um projeto de controladores adaptativos para um robô
manipulador eletropneumático de três graus de liberdade (3GDL) cartesiano. O robô
manipulador é composto basicamente por três válvulas eletropneumáticas e três cilindros
pneumáticos. É utilizado o estimador dos mínimos quadrados recursivos (MQR) para a
obtenção do modelo representativo dos elos do robô manipulador. O modelo obtido é
utilizado no projeto dos controladores adaptativos Dahlin Variância Mínima (DMV) com o
critério de Favier e Hassani para o controle de posição dos elos do robô. Os resultados
experimentais são apresentados, assim como a avaliação do desempenho obtido pelo robô
manipulador.
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Controle adaptativo por posicionamento de polos e estrutura vari?vel para supress?o do caos no sistema de LorenzIsid?rio, Isaac Dantas 31 January 2018 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-02T12:36:23Z
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Previous issue date: 2018-01-31 / Dois m?todos principais se destacam no projeto de controladores adaptativos: o controle
adaptativo por modelo de refer?ncia (MRAC) e o controle adaptativo por posicionamento
de polos (APPC). No MRAC, um modelo de refer?ncia ? escolhido para gerar
uma trajet?ria, a qual deve ser seguida pela sa?da da planta a ser controlada. Este tipo de
projeto pode envolver o cancelamento dos zeros da planta, n?o sendo aplic?vel a plantas
de fase n?o-m?nima. O APPC, por sua vez, ? considerado o tipo mais geral de controle
adaptativo, apresentando uma metodologia de projeto para o controlador e lei de adapta??o
bastante flex?veis, al?m de n?o envolver o cancelamento de zeros e polos da planta.
A combina??o da estrutura do APPC e as leis chaveadas do VSC permite agregar rapidez
no transit?rio e robustez a dist?rbios e varia??es param?tricas. Nesse contexto, baseado em uma classe de esquemas de controle por posicionamento de polos (PPC), surge o controle adaptativo por posicionamento de polos e estrutura vari?vel (VS-APPC). Aqui, assim como no APPC, a lei de controle ? gerada como no caso
com par?metros (coeficientes da fun??o de transfer?ncia) conhecidos, substituindo estes
por suas estimativas. O processo de estima??o identifica o m?todo adaptativo utilizado,
de modo que o APPC utiliza leis integrais ao passo que o VS-APPC faz uso de leis chaveadas.
Neste trabalho ? proposta a aplica??o do VS-APPC para o controle do sistema de Lorenz,
utilizando apenas as medi??es das vari?veis de sa?da e entrada da planta no projeto.
Os par?metros do sistema s?o considerados desconhecidos e ? considerada a presen?a de
dist?rbio na entrada do sistema. ? observado que no sistema em malha fechada a vari?vel
de sa?da segue a trajet?ria de refer?ncia e o vetor de estado converge para o estado
de equil?brio, apresentando um bom comportamento transit?rio e robustez a incertezas
param?tricas, como tamb?m, na presen?a de dist?rbios na entrada da planta. / Two main methods highlight for the design of adaptive controllers: the model reference
adaptive control (MRAC) and the adaptive pole placement control (APPC). In
MRAC, a reference model is chosen to generate a trajectory, which must be followed
by the output of the plant to be controlled. This type of project may involve cancellation
of the plant zeros, not applicable to non-minimum phase plants. APPC, in turn, is
considered the most general type of adaptive control, presenting a design methodology
for the controller and adaptation law quite flexible, besides not involving plant zero-pole
cancellations. The combination of the APPC structure and the VSC switched laws allows
aggregation of transient speed and robustness to disturbances and parametric variations.
In this context, based on a class of pole placement control schemes (PPC), the variable
structure adaptive pole placement control (VS-APPC) arises. Here, such as in APPC, the
control law is generated as in the case with known parameters (transfer function coefficients),
replacing them by their estimates. The estimation process identifies the adaptive
method used, so that APPC uses integral laws while the VS-APPC makes use of switching
laws. In this work is proposed the application of VS-APPC for the control of the Lorenz system,
using only the measured plant output and input variables in design. The parameters
of system are considered unknown and is considered the disturbance presence in system
input. It is observed that in closed-loop system, the output tracks the reference trajectory
and the state vector converges to the equilibrium state, presenting good transient behavior
and robustness to the parametrics uncertainties as also in presence of disturbance in plant
input.
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Desenvolvimento de sistema de posicionamento dinâmico com aproamento automático. / Development of an automatic heading dynamic positioning system.Michel Rejani Miyazaki 11 April 2013 (has links)
Durante o desenvolvimento dessa dissertação foi criado um novo controlador de navios para aproamento automático de mínima energia (weathervane), de acordo com condições ambientais incidentes, mantendo o posicionamento de um ponto de controle arbitrário. O controlador proposto utiliza a metodologia ZPC (Zero Power Control), empregando o método da integral de realimentação, originalmente proposto para aplicação em sistemas de levitação magnética. Além da análise de estabilidade, também foi utilizado o simulador numérico de sistemas oceânicos TPN (Tanque de Provas Numérico), atestando o funcionamento do controlador sob a influência de diversas condições. Foram simulados casos com agentes ambientais (onda, vento e correnteza) desalinhados, ondas irregulares, posicionamento da popa no navio, dentre outros. O desempenho do controlador desenvolvido foi comparado, através de análise estática, com o desempenho de outras lógicas de controle weathervane, apresentando desempenho igual ou superior. Finalmente, um navio em escala reduzida foi submetido a testes em um tanque físico. Os resultados experimentais foram bastante satisfatórios, validando os resultados numéricos obtidos. Com isto, conclui-se que o controlador projetado atende os propósitos para o qual foi concebido com sucesso, sendo viável e possuindo diversas aplicações práticas imediatas. / A new controller was developed during this thesis, intended to automatically calculate the optimum heading (weathervane) for any given environmental condition. The vessel positioning is kept while this controller adapts the heading. The proposed controller utilizes the Zero Power Control (ZPC) methodology, generally applied to magnetic levitation systems. The chosen ZPC strategy is the integral feedback. A stability analysis was carried, in addition to simulations at the oceanic systems numerical simulator TPN (Numerical Offshore Tank), proving the controller availability under the influence of several environmental conditions. Cases with misaligned environmental agents (wind, waves and current), irregular waves, stern control, among others were simulated. In order to prove its performance, the final controller was compared with existing weathervane controllers through a static analysis, showing that it was equal or superior. Finally, a scale model ship was undergone to tests on a physical tank. The experimental results were pretty good, validating the obtained numerical results. In conclusion, the designed controller attends its design requirements successfully, being viable and having several immediate practical applications.
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Algebraic estimators with applications. / Estimadores algébricos com aplicações.Guilherme Scabin Vicinansa 19 June 2018 (has links)
In this work we address the problem of friction compensation in a pneumatic control valve. It is proposed a nonlinear control law that uses algebraic estimators in its structure, in order to adapt the controller to the aging of the valve. For that purpose we estimate parameters related to the valve\'s Karnopp model, necessary to friction compensation, online. The estimators and the controller are validated through simulations. / Nessa pesquisa, estudamos o problema de compensação de atrito em válvulas pneumáticas. É proposta uma lei de controle não linear que tem estimadores algébricos em sua estrutura, para adaptar o controlador ao envelhecimento da válvula. Para isso, estimam-se os valores de parâmetros relacionados ao modelo de Karnopp da válvula, necessários à compensação do atrito, de maneira online. Os estimadores e o controlador são validados através de simulações.
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