Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:29:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SarraciniJunior_Fernando_M.pdf: 6793847 bytes, checksum: effab2db853f18298e45c0a677c2ee50 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A implementação de controladores de ordem reduzida (fixa) demanda um menor esforço de processamento e consequentemente recursos de hardware menos sofisticados em relação à implementação de controladores de ordem completa. Este trabalho mostra que a implementação prática de controladores H 00 de ordem fixa voltados para o controle de estruturas flexíveis é factível. A obtenção de tais controladores é um problema considerado difícil por ser nãoconvexo. Para contornar as dificuldades numéricas de obtenção dos controladores de ordem fixa, uma combinação do método Lagrangiano Aumentado com Desigualdades Matriciais Lineares (LMls) é utilizada. Uma estrutura de viga com engaste em uma de suas extremidades é modelada através do método de Elementos Finitos. Controladores Hoc de ordem fixa e de ordem completa são projetados com base em um modelo matemático truncado. Incertezas de modelagem e a presença de modos próximos na região de frequência de interesse dificultam a obtenção de controladores que garantam a estabilidade e um desempenho satisfatório. Para contornar estas dificuldades, usa-se a técnica de controle robusto Hoo e filtros de ponderação. Dessa forma, procura-se minimizar o efeito das incertezas e evitar que modos que não foram considerados durante a fase de projeto dos controladores não sejam excitados, garantido assim a não ocorrência do fenômeno denominado spillover. Controladores Hoo de ordem completa e ordem fixa são implementados na prática e os resultados experimentais são comparados com resultados simulados / Abstract: The implementation of reduced (fixed ) order controllers requires a smaller computational effort and. consequently, less advanced hardware resources in relation to the implementation of full order controllers. This work shows that the practical implementation of fixed order Hoo controllers directed toward the control of flexible structures is viable. Obtaining such controllers is considered a difficult task for being a non-convex problem. To overcome the numerical difficulties of attainment of fixed order controllers, a combination of the Lagrangian method increased with Linear Matrix Inequalities (LMIs) is used. A cantilever beam is modelled with the Finite Element Method. Fixed and full order controllers are designed based on a truncated mathematical model. Modelling uncertainties and the existence of near modes in the frequency range of interest make difficult the attainment of controllers that assure the stability and the performance of the system. To overcome this difficulty, the robust Hoo control and weighing filters are used. In this way, it is desired to minimize the effect of uncertainties and avoid the excitement of non-modelled modes, assuring that the spillover phenomenon does not occur. Full order and fixed order H x controllers are implemented in the practice and the experimental results are compared with the simulated results / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Joabe Amaral.pdf: 1492594 bytes, checksum: 667940ee64ccf9cbf29cbf0ed1db27a0 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this dissertation, a robust fuzzy PID Takagi-Sugeno control methodology based on gain and phase margins specifications for dynamic systems with time delay in continuous time domain is proposed. A fuzzy model based on the Takagi-Sugeno structure is used to represent the dynamic system to be controlled. Thus, from the input and output data of the dynamic system, the Gustafson-Kessel fuzzy clustering algorithm is used to estimate the parameters of the antecedent proposition (input space) and the rules number of the fuzzy model, while the least mean squares algorithm is used to estimate the parameters of the sub-linear models of the consequent proposition (output space) of the fuzzy model. A mathematical formulation based on PDC (parallel and distributed compensation) strategy is defined from the gain and phase margins specifications for the calculation of PID controllers sub-parameters, in the robust fuzzy PID controller rule base, the linear sub-models parameters of the dynamic system model fuzzy rule base to be controlled. An analysis of necessary and sufficient conditions for robust fuzzy PID controller design, with the proposal of one axiom and two theorems are presented. Computational results to validation of the proposal compared to others control methods widely cited in the literature, with the application in the angular position control of a robotic manipulator, are also presented. / Nesta dissertação é proposta uma metodologia de controle PID nebuloso robusto baseado nas especificações das margens de ganho e fase, para sistemas dinâmicos com atraso, no domínio do tempo contínuo. Um modelo nebuloso com estrutura Takagi-Sugeno é utilizado para representar o sistema dinâmico a ser controlado. Assim, a partir dos dados de entrada e saída do sistema dinâmico, o algoritmo de agrupamento nebuloso Gustafson-Kessel é utilizado para estimar os parâmetros da proposição no antecedente (espaço de entrada) e o número de regras do modelo nebuloso, enquanto que o algoritmo de mínimos quadrados é utilizado para estimar os parâmetros dos sub-modelos lineares da proposição no consequente (espaço de saída) do modelo nebuloso. Uma formulação matemática fundamentada na estratégia de Compensação Paralela e Distribuída (PDC) é definida, a partir das especificações das margens de ganho e fase, para o cálculo dos parâmetros dos sub-controladores PID, na base de regras do controlador PID nebuloso robusto, em função dos parâmetros dos sub-modelos lineares na base de regras do modelo nebuloso do sistema dinâmico a ser controlado. Uma análise das condições necessárias e suficientes de projeto do controlador PID nebuloso robusto, com a proposta de um axioma e dois teoremas, são apresentados. Resultados computacionais para a validação da metodologia proposta comparada a dois métodos de controle nebuloso propostos por Teixeira e Zak (1999) e Wang, Tanaka e Griffin (1996), amplamente utilizados na literatura, com aplicação ao problema de controle de posição angular de um manipulador robótico, também são apresentados.

[pt] Nos últimos anos, os robôs móveis têm emergido como uma solução alternativa para o aumento do nível de automação e mecanização na agricultura. Neste contexto, o foco da agricultura de precisão é a otimização do uso de insumos, redução de perdas nas lavouras, redução do desperdício de água e melhorar a produtividade em áreas cada vez menores, tornando a produção mais eficiente e sustentável. Os robôs agrícolas, ou AgBots podem ser controlados remotamente ou atuar de forma autônoma, utilizando diferentes sistemas de locomoção, bem como serem equipados com atuadores e sensores que lhes permitem realizar diversas tarefas agrícolas, tais como plantio, colheita, poda, fenotipagem, monitoramento e coleta de dado, entre outros. Neste trabalho será realizado um estudo em robôs móveis com rodas direcionado para os modelos de tração diferencial e no modelo similar ao carro (com atuação do sistema de direção) e suas aplicações em navegação autônoma em ambientes agrícolas. A modelagem e o projeto de controle baseiam-se em técnica clássicas e avançadas, utilizando abordagens de controle robusto por modo deslisante, tanto de primeira como de segunda ordens (Super Twisting Algorithm) para lidar com incertezas e interferências externas, comumente encontradas no tipo de ambiente agrícola a que se destina. Teste de verificação e validação são realizados através de simulações numéricas (MATLAB) e em ambiente de virtualização 3D (Gazebo). Testes experimentais preliminares são incluídos para ilustrarem as possibilidades de aplicação das metodologias de controle propostas em um ambiente real. Conclusões a respeito do trabalho são apresentadas, desenvolvendo uma discussão sobre os seus pontos mais relevantes, bem como sobre as perspectivas de melhorias futuras e pontos que ainda podem ser melhor pesquisados. / [en] In the last years, mobile robots have emerged as an alternative solution for increasing the levels of automation and mechanization in agricultural fields. In this context, the key idea of precision agriculture is to optimize the use of production inputs, crop losses, waste of water and to increase the crop production in small areas, in an efficient and sustainable manner. Agricultural robots or AgBots may be autonomous or remotely controlled, being endowed with different types of locomotion apparatus, actuation and sensory systems, as well as specialized tools which enable them to carry out a number of agricultural tasks such as, seeding, pruning, harvesting, phenotyping, monitoring and data collection. In this work, we perform a study on two type of wheeled mobile robots (i.e., differential-drive and car-like) and their application for autonomous navigation in agricultural fields. The modeling and control design is based on classical and advanced approaches, using robust control approaches such as Sliding Mode Control (first order) and Super Twisting Algorithm (second order) to deal with parametric uncertainties and external disturbances, commonly founded in agricultural fields. Verification and validation are carried out by means of numerical simulations in MATLAB and 3D computer simulations in Gazebo. Preliminary experimental tests are included to illustrate the performance and feasibility of the proposed modeling and control methodologies. Concluding remarks and perspectives are presented to summarize the strengths and weaknesses of the proposed solution and to suggest the scope for future improvements.

Este trabalho propõe uma nova metodologia de projeto de controladores para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de potência. Considerando a necessidade de se aumentar a robustez dos estabilizadores clássicos frente a variações nas condições de operação, este estudo analisou uma série de requisitos práticos a serem atendidos pelos novos controladores de amortecimento e desenvolveu a metodologia proposta, de tal forma que os controladores projetados pudessem satisfazer a todos os requisitos analisados. Foram tratadas questões relativas à estrutura de controle (realimentação dinâmica descentralizada de saída), à robustez de estabilidade e desempenho (através da modelagem politópica e dos critérios de posicionamento regional de pólos) e da não atuação dos controladores em regime permanente (com a inclusão de filtros washout na modelagem). A principal vantagem desta metodologia proposta é a possibilidade de se garantir formalmente um desempenho robusto dos controladores, dentro de uma região pré-especificada de pontos de operação. Os resultados, obtidos através de simulações não lineares da resposta (para uma série de perturbações) dos sistemas escolhidos para teste, em diversas condições de operação, mostram que os controladores obtidos com a aplicação desta metodologia são capazes de manter seu desempenho frente às variações consideradas. Além disso, a obtenção de resultados satisfatórios com a aplicação desta metodologia a um sistema com 45 variáveis de estado indica boas perspectivas para a utilização conjunta da mesma com técnicas de redução do modelo de estados, para o projeto de controladores de amortecimento em sistemas reais de grande porte. / This research proposes a new methodology for the design of controllers to damp low frequency electromechanical oscillations in power systems. Considering the need to improve the robustness of the classical stabilizers, with respect to variations in the operating conditions, this study has analyzed a series of practical requirements to be met by the new damping controllers and developed the proposed methodology, so the designed controllers could satisfy all the analyzed equirements. Questions regarding the controller structure (decentralized dynamic output feedback), the robustness of stability and performance (through the polytopic modelling and the regional pole placement criteria) and the non influence of the controllers over the steady state behavior of the system (with the inclusion of washout filters in the model) were treated. The main advantage of the proposed methodology is the possibility to ensure, formally, the performance robustness of the controllers, within a previously specified region of operating points. The results, obtained through the eigenanalysis of the closed loop system and the nonlinear simulations of the system responses to a series of disturbances, in various operating conditions, show that the controllers provided by this new methodology are capable of maintaining their performance, despite the considered variations. Moreover, the satisfactory results obtained with the application of this methodology to a system with 45 state variables indicates good perspectives for the joint utilization of the methodology and model order reduction techniques, for the design of damping controllers for real-sized systems.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-09-25T17:40:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Perfomanceevaluationrobust.pdf: 5317740 bytes, checksum: 4bd1f1a3fd9e888155a633221aa5e096 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-09-25T17:40:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Perfomanceevaluationrobust.pdf: 5317740 bytes, checksum: 4bd1f1a3fd9e888155a633221aa5e096 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-25T17:40:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_Perfomanceevaluationrobust.pdf: 5317740 bytes, checksum: 4bd1f1a3fd9e888155a633221aa5e096 (MD5) Previous issue date: 2018-06-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conversores chaveados são sistemas amplamente utilizadas em aplicações industriais. Tais sistemas operam via controle em malha fechada e, dessa forma, os aspectos de estabilidade e desempenho em malha fechada devem ser assegurados pelo projetista. Recentemente, o emprego de sistemas com múltiplos conversores vem se tornando comum em uma ampla gama de aplicações. A interação entre os sistemas de controle os múltiplos conversores pode levar o sistema a operar com reduzidas margens de estabilidade ou com um baixo desempenho dinâmico. Portanto, a estabilidade de um sistema com conversores operando em cascata é uma grande preocupação para aplicações reais. A instabilidade em sistemas em cascata pode ocorrer devido à carga de potência constante (CPL), que é um comportamento dos conversores quando se encontram regulados. As CPLs exibem comportamento de resistência negativa incremental, causando um alto risco de instabilidade em conversores interligados. Dessa forma, a mitigação desse problema é uma questão importante no projeto da fonte de alimentação comutada de múltiplos estágios, de modo a garantir a estabilidade de todo o sistema. No entanto, algumas dificuldades estão presentes além da CPL, por exemplo, não linearidades fortes, devido à presença do elemento indutivo, além das incertezas em relação aos valores nominais dos componentes discretos que compõem o sistema. Neste trabalho é realizado um estudo experimental do desempenho das metodologias de controle robusto paramétrico aplicadas ao problema de mitigar o efeito adverso de cargas do tipo CPL, em um sistema com dois conversores buck operando em cascata (sistema buck-buck). Vários testes foram desenvolvidos utilizando tanto uma planta experimental quanto via simulação computacional em Matlab/ Simulink, quando o sistema multiconversor buck-buck é submetido a uma variação de potência. Os resultados mostram o melhor desempenho das metodologias propostas. / Multi-converter electronic systems are becoming widely used in many industrial applications; therefore, the stability of the cascaded system is a big concern to real-world power supplies applications. Instability in cascaded systems may occur due to the constant power load (CPL), which is a behavior of the tightly regulated converters. CPLs exhibit incremental negative resistance behavior causing a high risk of instability in interconnected converters; therefore, the mitigation of this problem is an important issue in the multiple-stage switched mode power supply design. Thus, it is important to guarantee stability of the whole system. However, some difficulties remains besides the CPL, e.g., non-linearities due to the inductive element and uncertainties due to imprecision of mathematical models and/or variation of nominal values of the discrete elements that compose the DC/DC buck converter. Aiming to evaluate the performance of the proposed robust methodologies in this work to mitigate the instability problem caused by a CPL, several tests were developed by using an experimental plant and Matlab/Simulink, when the multi-converter buck-buck system is subjected a variation of power reference. The results show the improved performance of the proposed methodologies.

Este trabalho apresenta três sistemas de controle distintos para a atuação em sistemas de tração elétrica traseira em veículos de passeio convencionais convertidos em VEHs (Veículos Elétricos Híbridos) 4x4, enfocando o desenvolvimento de um sistema diferencial eletrônico (SDE). As principais arquiteturas de veículos híbridos são apresentadas. O SDE, que atua em tempo de execução nas velocidades angulares dos pneumáticos traseiros em manobras variadas, depende dos sinais de esterçamento e aceleração impostos pelo condutor, considerando as modelagens cinemática e dinâmica do veiculo no cálculo dos valores de referência para o controlador. Controladores PID modificado, neurofuzzy baseado em inteligência artificial e um H-Infinito ótimo são projetados e detalhados. Uma nova arquitetura para o SDE é proposta e apresentada, visando a utilização de sistemas de controle robustos no problema do SDE, traçando-se um paralelo entre o seu desempenho e das arquiteturas convencionais quando o controlador H-Infinito ótimo assume o controle do SDE. O projeto e o desenvolvimento de um mini-VEH, a plataforma HELVIS (Hybrid ELectric Vehicle In low Scale), são apresentados. A implementação de um simulador veicular denominado HELVIS-SIM, inspirado na plataforma HELVIS, é também apresentada. O SDE, que compreende a arquitetura proposta e os controladores, são embarcados e também implementados no HELVIS-SIM. Resultados simulados obtidos no HELVIS-SIM são analisados. Testes experimentais do SDE na plataforma HELVIS são apresentados, considerando apenas testes de bancada sem o contato dos pneumáticos com o solo. / This work presents the development of three distinct control systems to rear electric traction control on conventional touring vehicles converted on 4WD (four-wheel drive) hybrid electric vehicles (HEVs), focusing on the design of a EDS (Electronic Differential System). Main HEV architectures are presented. The EDS controls the rear wheels angular speeds as the driver inputs steering and acceleration commands, considering both dynamic and kinematic models of the vehicle and so the actuators on the calculus of the desired rear angular speeds. One modied PID controller, one AI (Articial Intelligence) based controller and one robust optimal H \'infinite\' controller are designed and outlined. A new EDS architecture is proposed and presented, aimming the use of robust controllers to the EDS problem, comparing the use of the H \'infinite\' optimal controller to conventional EDS architectures. The design of a mini-HEV, the HELVIS (Hybrid ELectric Vehicle In low Scale) platform is also presented. The implementation of a parametric vehicular simulator, the HELVIS-SIM, is discussed. The EDS, which represents the controllers and the proposed architecture, is evaluated on the HELVIS platform and on the HELVIS-SIM. Simulated results are rst run in the HELVIS-SIM. Experimental results of the EDS tests are presented exclusively considering the evaluation on a bench test, without any contact of the platform with the pavement.

O presente trabalho propõe, como inovação, o limite superior para a energia da saída do sistema em malha fechada como índice de desempenho a ser usado no projeto de controladores robustos para amortecer oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de potência. A saída do sistema em malha fechada é especificada de forma que a energia da saída corresponda ao valor acumulado do desvio da energia cinética do sistema. O índice de desempenho proposto mostrou-se adequado ao problema de oscilações eletromecânicas. Tal índice de desempenho é utilizado na formulação de uma metodologia sistemática de projeto. O problema de controle é estruturado na forma de desigualdades matriciais lineares, permitindo a obtenção de uma solução numérica para o problema. A obtenção da solução do problema de controle proposto (energia da saída como índice de desempenho) exige menos dispêndio computacional, quando comparado com o tradicional fator de amortecimento mínimo na forma de posicionamento regional de pólos. Tal característica pode ser significativa para o tempo computacional requerido pelo projeto de controladores envolvendo modelos sistemas de potência de ordem elevada. O projeto de controladores de amortecimento robustos, baseados em modelos multimáquinas que dispensem a hipótese de existência de um barramento infinito, constitui a segunda parte da pesquisa proposta. Os problemas inerentes à hipótese do barramento infinito são resolvidos pelo uso de duas abordagens que não adotam tal hipótese. A primeira abordagem adotada refere-se ao uso de um modelo multimáquinas com o ângulo de uma das máquinas do sistema como referência angular. A segunda alternativa proposta é a incorporação do sistema primário de controle de velocidade no modelo multimáquinas referente à primeira alternativa. Além de resolver o problema referente ao uso do barramento infinito, o presente trabalho também propõe análises da influência da hipótese de tal barramento no projeto de controladores de amortecimento. A influência da hipótese do barramento infinito no projeto dos controladores é delineada por meio dos fundamentos expostos e dos resultados obtidos com as diferentes alternativas utilizadas / The present work proposes, as innovation, an upper bound for the output energy of the closed loop system to be used as a performance index in the design of robust controllers to damp low-frequency electromechanical oscillations in electric power systems. The output of the closed loop system is specified so that the output energy corresponds to the accumulated value of the kinetic energy deviation of the closed loop system. The performance index used in the procedure has shown to be suitable to the oscillation problem. The proposed performance index is used in the formulation of a systematic design methodology. The control problem is structured in the form of linear matrix inequalities, allowing a numerical solution to the control problem. The adopted performance index is less costly in terms of computational effort when compared with the traditional minimum damping ratio (performance index usually accepted in power system as small signal stability margin) via regional pole placement in the LMI formulation. This characteristic may be significant to the computational time required for the controller design involving large power system models. The robust damping controller design, based on multimachine models without the infinite-bus assumption, constitutes the second part of this research proposal. The problems inherent to the infinte-bus assumption are solved by means of two approaches which do not use such assumption. The first proposed approach refers to the use of a multimachine model adopting one machine angle of the system as angular reference. The second adopted approach is the incorporation of the primary speed control in the multimachine model regarding to the first approach. Besides solving the problem regarding to the use of infinite-bus assumption, the present work also proposes analyses of such assumption influence in the design of damping controllers. The influence of such assumption, in the design of the controllers, is outlined by means of exposed fundamentals and results obtained with the proposed approaches

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-24T11:30:17Z No. of bitstreams: 1 Fernanda Lima.pdf: 9275191 bytes, checksum: 7f56bba066e97503f4da03ab7ab861c9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-24T11:30:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernanda Lima.pdf: 9275191 bytes, checksum: 7f56bba066e97503f4da03ab7ab861c9 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / A fuzzy project Takagi-Sugeno (TS) with robust stability based on the specifications of the gain and phase margins via multi-objective genetic algorithm in continuos time domain is proposed in this master thesis. A Fuzzy C-means (FCM) clustering algorithm is used to estimate the antecedent parameters and rules number of a fuzzy TS model by means of the input and output experimental data of the plant to be controlled, while minimum squares algorithm estimate the consequent parameters. A multi-objective genetic strategy is defined to adjust the parameters of a fuzzy PID controller, so that, the gain and phase margins of the fuzzy control system are close to the specified values. Two theorems are proposed to analyse the necessary and sufficient conditions for the fuzzy PID controller design to ensure the robust stability in the close-loop control. The fuzzy PID controller was simulated in the Simulink environment and compared with lead and delay compensator. Experimental results obtained in a control platform in real time to validation the methodology proposed are presented and compared with fuzzy PID controller obtained by the Ziegler Nichols method. The results demonstrate the effectiveness and practical feasibility of the proposed methodology. / Um projeto de controle nebuloso Takagi-Sugeno(TS) com estabilidade robusta baseado nas especificações das margens de ganho e fase via algoritmo genético multiobjetivo no domínio do tempo contínuo é proposto nesta dissertação. Um algoritmo de agrupamento Fuzzy C-Means (FCM) é usado para estimar os parâmetros do antecedente e o número da regras de um modelo nebuloso TS, por meio dos dados experimentais de entrada e de saída da planta a ser controlada, enquanto que o algoritmo de mínimos quadrados estima os parâmetros do consequente. Uma estratégia genética multiobjetiva é definida para ajustar os parâmetros de um controlador PID nebuloso, de modo que, as margens de ganho e fase do sistema de controle nebuloso estejam próximos dos valores especificados. São propostos dois teoremas que analisam as condições necessárias e suficientes para o projeto do controlador PID nebuloso de modo a garantir a estabilidade robusta na malha de controle. O controlador PID nebuloso foi simulado no ambiente Simulink e comparado com compensadores de avanço e de atraso e os resultados analisados. Resultados experimentais obtidos em uma plataforma de controle, em tempo real, para validação da metodologia proposta são apresentados e comparado com controlador PID nebuloso obtido pelo método de Ziegler Nichols. Os resultados obtidos demonstram a eficácia e viabilidade prática da metodologia proposta.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-03-07T15:58:58Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoAvaliacaoExperimental.pdf: 1801259 bytes, checksum: 4031abdf53d2619b2e814c79172b0343 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-05-15T12:54:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoAvaliacaoExperimental.pdf: 1801259 bytes, checksum: 4031abdf53d2619b2e814c79172b0343 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-05-15T12:54:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoAvaliacaoExperimental.pdf: 1801259 bytes, checksum: 4031abdf53d2619b2e814c79172b0343 (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho, são apresentados a metodologia de projeto e resultados de testes experimentais de um estabilizador de sistema de potência (ESP), implementado em um sistema de geração em escala reduzida de 10 kVA, localizado no Laboratório de Controle e Sistema de Potência (LACSPOT) da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto do ESP é baseado em uma estratégia de controle robusto com ênfase em incertezas paramétricas estruturadas, as quais são tratadas com ferramentas da teoria de análise intervalar. Estas incertezas são decorrentes de mudanças do ponto de operação do sistema, que provocam variações nos parâmetros de um modelo matemático linearizado referente ao comportamento dinâmico do sistema elétrico de potência no referido ponto de operação. Para o projeto do ESP robusto intervalar, são realizados uma serie de ensaios experimentais com o propósito de estimar os parâmetros de modelos linearizados da planta, representando satisfatoriamente a dinâmica dos modos poucos amortecidos do sistema de geração interligado. O método de identificação é baseado em técnica de identificação paramétrica, baseado em mínimos quadrados. A partir de um conjunto de dados de entrada e saída, para cada ponto de operação, um modelo linear, do tipo auto-regressivo com entrada exógenos (ARX), estimado para fim de uso do projeto do ESP. Por fim, uma série de testes experimentais é realizada no sistema de geração interligado a rede elétrica local, com o propósito de verificar a efetividade da técnica de controle robusto intervalar proposta para a sintonia do ESP. A partir da análise da função custo do sinal de erro de desvio de potência elétrica na saída do gerador síncrono e a função custo do sinal de controle do ESP comprova-se experimentalmente o bom desempenho obtido pela técnica de controle proposta em comparação com uma técnica de controle clássica. / In this paper, are presented the design methodology and the experimental test results of a power system stabilizer (PSS), implemented in a small-scale generation system of 10 kVA, located in the Control and Power System Laboratory (LACSPOT) at the Para Federal University (UFPA). The PSS design is based on a robust control strategy with emphasis on the structured parametric uncertainties, which are treated with tools of the interval analysis theory. These uncertainties are arising from the system operation point, which cause variations in the parameters of a linearized mathematical model referent on the dynamic behavior of the power electric system in the operation point. For the interval robust PSS design, are performed experimental tests with the purpose of estimating the linearized plant models parameters, representing the low damped modes dynamic of the interconnected generation system. The identification method is based on parametric identification technique based on least squares. From a set of input and output data, for each operation point, a ARX linear model is estimated with the purposed of the PSS design. Finally, a set of experimental tests is performed in the interconnected generation system, with the purpose of analyze the effectiveness of the interval robust control technique proposed to the PSS design. From the analysis of the active power deviation signal cost function at the synchronous generator terminal and the PSS control signal cost function, proves experimentally the good performance achieved by robust control technique proposed in comparison with a classic control technique.

Orientador: Rodrigo Cardim / Resumo: Neste trabalho são apresentados uma série de resultados relacionados com as técnicas de controle para sistemas lineares chaveados incertos que asseguram índices de desempenho e custos garantidos no projeto. Inicialmente a técnica abordada para este estudo consiste na utilização das desigualdades de Lyapunov-Metzler e as propriedades dos sistemas Estritamente Reais Positivos (ERP). São abordados os sistemas Lyapunov-Metzler-ERP (LMERP), que permitem o desenvolvimento de um método de projeto de estabilização para sistemas que apresentam comutação e incertezas no modelo, usando para isto a realimentação do vetor de estado. A análise de estabilidade é descrita por meio de Desigualdades Matriciais Lineares (em inglês: Linear Matrix Inequalities), LMIs, que, quando factíveis, são facilmente resolvidas por meio de ferramentas disponíveis de programação convexa. Neste trabalho trata-se também da síntese via realimentação de estado com chaveamento no ganho que assegura o critério de desempenho Hoo. Para a validação das estratégias de controle mencionadas foram realizadas simulações e experimentos práticos em um sistema de suspensão ativa de bancada e em um sistema ball balancer, equipamentos fabricados pela Quanser. Os resultados comprovam a eficácia dos método propostos tanto nas simulações quanto nos testes realizados em bancada. / Mestre