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Controle em cascata e a estrutura variável com adaptação de parâmetros e compensação de atrito de um servoposicionador pneumático / Variable structure cascade control with parameter adaption and friction compensation applied to a pneumatic positioning system

Sobczyk Sobrinho, Mario Roland January 2009 (has links)
Este trabalho discute o problema do controle preciso do seguimento de trajetórias de um servoposicionador pneumático. Um modelo matemático para o servoposicionador pneumático é apresentado, com atenção especial sendo dada à modelagem dos efeitos do atrito. Para a representação desses efeitos, é proposta uma modificação da estrutura matemática de um modelo de atrito amplamente utilizado no contexto dos algoritmos de controle em tempo real de servomecanismos (o modelo LuGre). A validade da aproximação proposta é justificada por meio de argumentos tanto analíticos como baseados em simulações. Com base no modelo para o atrito resultante da modificação proposta, apresenta-se um novo algoritmo de controle para o servoposicionador pneumático. Esse algoritmo é desenvolvido de acordo com a metodologia do controle em cascata, associada à técnica do controle a estrutura variável, sendo dotado de um esquema de compensação adaptativa dos efeitos do atrito e das forças externas aplicadas ao sistema. Uma análise de estabilidade completa é realizada para o sistema em malha fechada, onde são estabelecidas condições suficientes para que seja assegurada a convergência assintótica dos erros de seguimento para zero e dos parâmetros estimados a valores limitados. Também é apresentada uma análise de robustez do sistema controlado frente a incertezas nos parâmetros do modelo matemático do mesmo. O controlador proposto é avaliado por meio de testes por simulação e por aplicação a uma bancada experimental. / This work discusses the problem of the precise control of the trajectory tracking executed by a pneumatic positioning system. A mathematical model of the pneumatic positioning system is presented, with special emphasis given to the modeling of friction effects. For representing such effects, it is proposed a modification in the mathematical structure of a friction model that is widely employed in the context of the real-time control of servomechanisms (the LuGre model). The validity of the proposed approximation is justified by means of analytical arguments as well as simulation results. Based on the friction model that results from the proposed modification, a new control algorithm to be applied to the pneumatic positioning system is presented. Such algorithm is developed according to the cascade methodology, in association with the variable structure control technique and equipped with an adaptive compensation scheme of the effects of friction and external forces applied to the system. A complete stability analysis of the closed loop system is developed, and sufficient conditions are determined so that the asymptotic convergence of the tracking errors of the system to zero and of the estimated parameters to limited values is ensured. The robustness properties of the controlled system with respect to parametric uncertainties in its mathematical model are also analyzed. The performance of the controller is studied by means of simulation and experimental tests.
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Controle adaptativo de corrente aplicado a conversores estáticos conectados à rede elétrica / Adaptive current control applied to grid-connected static converters

Massing, Jorge Rodrigo 28 February 2013 (has links)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This thesis addresses the design of adaptive current controllers applied for voltagesource grid-connected converters with LCL-filter. Due to the grid equivalent impedance uncertainty and/or variation at the point of connection, the current controller of such converters may become unstable or have a poor performance with fixed-gain controllers because the grid impedance is part of the dynamic model. So, adaptive control techniques are proposed to ensure stability and performance of current controllers for grid-connected converter with LCL-filter even without knowledge of the grid equivalent impedance. Continuous time adaptive control, from the theoretical point of view, is a well established control technique. However, in this application, a discrete-time current controller is implemented. There are some differences between discrete-time and continuous-time adaptive controllers. When the controlled variable is the converter current, a model reference adaptive state feedback is proposed. The adaptation algorithm, responsible to update the gains in real-time, consists on a recursive least-squares (RLS) algorithm. When the controlled variable is the grid current, a model reference adaptive state feedback is also used. However, the RLS algorithm has some modifications to keep the controller robust under unmodeled dynamics. The RLS algorithm is used because it has better parametric convergence characteristics compared to other algorithms. The grid voltage disturbance is rejected making some small modifications on the controller structure. Simulation results are validated by experimental results in a 5,5kW three-phase grid-connected converter, which shows good convergence and steady state stability of the adaptive controllers. Finally, some comparisons with fixed gain current controllers are presented to show de advantages and disadvantages of each controller. / Esta tese trata do projeto de controladores adaptativos aplicados a conversores estáticos alimentados em tensão conectados à rede elétrica através de filtro LCL. Devido às características incertas e/ou variantes da impedância equivalente da rede no ponto de conexão de conversores estáticos, o controle da corrente de tais conversores pode se tornar instável ou o desempenho pode ser degradado com a utilização de controladores com ganhos fixos, pois a característica da rede faz parte do modelo dinâmico. Com base nisso, é proposto o uso de técnicas de controle adaptativo para garantir a estabilidade e o desempenho do controlador de corrente de conversores conectados à rede mesmo sem o conhecimento da sua impedância equivalente. Controle adaptativo em tempo contínuo, no ponto de vista teórico, é uma técnica de controle bem consolidada. No entanto, na aplicação em questão, o controlador de corrente é implementado em tempo discreto. Controle adaptativo em tempo discreto apresenta algumas diferenças quanto aos controladores em tempo contínuo. Quando a variável de controle é a corrente do conversor, é proposta a utilização de uma retroação de estados adaptativa por modelo de referência cujo adaptador, responsável por atualizar os ganhos em tempo real, consiste em um algoritmo recursivo por mínimos quadrados (RLS). Quando a variável de controle é a corrente da rede, também é utilizada uma retroação de estados adaptativa por modelo de referência, porém o algoritmo RLS apresenta modificações para torná-lo robusto à dinâmicas não modeladas. O algoritmo RLS é utilizado por ter melhores características de convergência paramétrica se comparado a outros algoritmos. O distúrbio de tensão da rede é rejeitado fazendo-se algumas modificações na estrutura da lei de controle. Os resultados de simulação são validados através de resultados experimentais em um conversor de potência nominal de 5,5kW, os quais mostram as características promissoras dos controladores de corrente adaptativos. Por fim, são apresentadas comparações com controladores de corrente de ganhos fixos, mostrando as vantagens e desvantagens de cada uma dos controladores.
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Controle em cascata e a estrutura variável com adaptação de parâmetros e compensação de atrito de um servoposicionador pneumático / Variable structure cascade control with parameter adaption and friction compensation applied to a pneumatic positioning system

Sobczyk Sobrinho, Mario Roland January 2009 (has links)
Este trabalho discute o problema do controle preciso do seguimento de trajetórias de um servoposicionador pneumático. Um modelo matemático para o servoposicionador pneumático é apresentado, com atenção especial sendo dada à modelagem dos efeitos do atrito. Para a representação desses efeitos, é proposta uma modificação da estrutura matemática de um modelo de atrito amplamente utilizado no contexto dos algoritmos de controle em tempo real de servomecanismos (o modelo LuGre). A validade da aproximação proposta é justificada por meio de argumentos tanto analíticos como baseados em simulações. Com base no modelo para o atrito resultante da modificação proposta, apresenta-se um novo algoritmo de controle para o servoposicionador pneumático. Esse algoritmo é desenvolvido de acordo com a metodologia do controle em cascata, associada à técnica do controle a estrutura variável, sendo dotado de um esquema de compensação adaptativa dos efeitos do atrito e das forças externas aplicadas ao sistema. Uma análise de estabilidade completa é realizada para o sistema em malha fechada, onde são estabelecidas condições suficientes para que seja assegurada a convergência assintótica dos erros de seguimento para zero e dos parâmetros estimados a valores limitados. Também é apresentada uma análise de robustez do sistema controlado frente a incertezas nos parâmetros do modelo matemático do mesmo. O controlador proposto é avaliado por meio de testes por simulação e por aplicação a uma bancada experimental. / This work discusses the problem of the precise control of the trajectory tracking executed by a pneumatic positioning system. A mathematical model of the pneumatic positioning system is presented, with special emphasis given to the modeling of friction effects. For representing such effects, it is proposed a modification in the mathematical structure of a friction model that is widely employed in the context of the real-time control of servomechanisms (the LuGre model). The validity of the proposed approximation is justified by means of analytical arguments as well as simulation results. Based on the friction model that results from the proposed modification, a new control algorithm to be applied to the pneumatic positioning system is presented. Such algorithm is developed according to the cascade methodology, in association with the variable structure control technique and equipped with an adaptive compensation scheme of the effects of friction and external forces applied to the system. A complete stability analysis of the closed loop system is developed, and sufficient conditions are determined so that the asymptotic convergence of the tracking errors of the system to zero and of the estimated parameters to limited values is ensured. The robustness properties of the controlled system with respect to parametric uncertainties in its mathematical model are also analyzed. The performance of the controller is studied by means of simulation and experimental tests.
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Um controlador dual sub?timo com fator de peso vari?vel no tempo

Reis, Aderson Jamier Santos 12 June 2015 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-06-10T00:04:43Z No. of bitstreams: 1 AdersonJamierSantosReis_TESE.pdf: 1500247 bytes, checksum: 6d795ea9ba38b8e04975c65cedf74f94 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-10T22:16:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AdersonJamierSantosReis_TESE.pdf: 1500247 bytes, checksum: 6d795ea9ba38b8e04975c65cedf74f94 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-10T22:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AdersonJamierSantosReis_TESE.pdf: 1500247 bytes, checksum: 6d795ea9ba38b8e04975c65cedf74f94 (MD5) Previous issue date: 2015-06-12 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / O presente trabalho insere-se no ?mbito dos sistemas de controle duais adaptativos. O controle dual contempla uma solu??o ?tima formulada para um problema na teoria de controle estoc?stico no qual envolve incertezas e varia??es de par?metros no tempo. Este trabalho prop?e uma modifica??o em um controlador dual sub?timo para sistemas discretos no tempo. O controlador dual ?timo almeja um balanceamento ?timo que busca, ao mesmo tempo, manter um bom controle e obter pequenos erros de estimativas. O sinal de controle ? calculado de maneira a minimizar a varia??o da sa?da do sistema com base num valor de refer?ncia um passo adiante. A ideia deste controlador dual sub?timo ? adicionar termos simples na matriz de covari?ncia dos par?metros estimados dois passos adiante. Um algoritmo adaptativo ? utilizado para o ajuste do par?metro de projeto l a cada passo do sistema. O desempenho do controlador proposto ? avaliado atrav?s do m?todo de simula??es Monte Carlo. / This work concerns a refinement of a suboptimal dual controller for discrete time systems with stochastic parameters. The dual property means that the control signal is chosen so that estimation of the model parameters and regulation of the output signals are optimally balanced. The control signal is computed in such a way so as to minimize the variance of output around a reference value one step further, with the addition of terms in the loss function. The idea is add simple terms depending on the covariance matrix of the parameter estimates two steps ahead. An algorithm is used for the adaptive adjustment of the adjustable parameter lambda, for each step of the way. The actual performance of the proposed controller is evaluated through a Monte Carlo simulations method.
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Controle adaptativo com desacoplamento aplicado a um sistema de tanques acoplados MIMO

Paulo, Thiago Ferreira 31 July 2015 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-07-08T21:04:13Z No. of bitstreams: 1 ThiagoFerreiraPaulo_DISSERT.pdf: 1256106 bytes, checksum: 42270ab696a6a5783b3e620be87e6519 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-07-12T18:19:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ThiagoFerreiraPaulo_DISSERT.pdf: 1256106 bytes, checksum: 42270ab696a6a5783b3e620be87e6519 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T18:19:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ThiagoFerreiraPaulo_DISSERT.pdf: 1256106 bytes, checksum: 42270ab696a6a5783b3e620be87e6519 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / O controle de sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output) ? muitas vezes realizado por v?rias malhas de controladores cl?ssicos que operam com restri??es e apresentam baixo desempenho. T?cnicas de controle adaptativo s?o uma alternativa interessante para aumentar o rendimento desses sistemas, como por exemplo os controladores MRAC (Model Reference Adaptive Control), que quando bem projetados, permitem que a din?mica da planta seja escolhida de maneira a seguir um modelo de refer?ncia. O presente trabalho apresenta uma estrat?gia de desacoplamento para um sistema MIMO de tr?s tanques acoplados e o projeto de um controlador MRAC para o mesmo.
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Controle Adaptativo Robusto para Filtros Ativos de Pot?ncia Paralelo

Azevedo, Christian Cesar de 04 November 2011 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChristianCA_TESE_1-77.pdf: 2508410 bytes, checksum: e0b647bf37424cb7dc8eeedc2d13d922 (MD5) Previous issue date: 2011-11-04 / Conventional control strategies used in shunt active power filters (SAPF) employs real-time instantaneous harmonic detection schemes which is usually implements with digital filters. This increase the number of current sensors on the filter structure which results in high costs. Furthermore, these detection schemes introduce time delays which can deteriorate the harmonic compensation performance. Differently from the conventional control schemes, this paper proposes a non-standard control strategy which indirectly regulates the phase currents of the power mains. The reference currents of system are generated by the dc-link voltage controller and is based on the active power balance of SAPF system. The reference currents are aligned to the phase angle of the power mains voltage vector which is obtained by using a dq phase locked loop (PLL) system. The current control strategy is implemented by an adaptive pole placement control strategy integrated to a variable structure control scheme (VS-APPC). In the VS-APPC, the internal model principle (IMP) of reference currents is used for achieving the zero steady state tracking error of the power system currents. This forces the phase current of the system mains to be sinusoidal with low harmonics content. Moreover, the current controllers are implemented on the stationary reference frame to avoid transformations to the mains voltage vector reference coordinates. This proposed current control strategy enhance the performance of SAPF with fast transient response and robustness to parametric uncertainties. Experimental results are showing for determining the effectiveness of SAPF proposed control system / As estrat?gias de controle convencionais de filtros ativos de pot?ncia paralelos (SAPF - Shunt Active Power Filters) empregam esquemas de detec??o de harm?nicos em tempo real, usualmente implementados com filtros digitais. Isso pode resultar em altos custos devido o aumento no n?mero de sensores na estrutura do filtro. Al?m disso, esses esquemas de detec??o introduzem atrasos que podem deteriorar o desempenho da compensa??o de harm?nicos. Diferentemente dos esquemas de controle convencionais, este trabalho prop?e uma nova estrat?gia de controle que regula indiretamente as correntes de fase da rede el?trica. As correntes de refer?ncia do sistema s?o geradas pelo controle de tens?o do barramento CC e s?o baseadas no balan?o de pot?ncia ativa do sistema SAPF. As correntes de refer?ncia s?o alinhadas com o ?ngulo de fase do vetor tens?o da rede, que ? obtido usando um PLL (Phase Locked Loop). O controle de corrente ? implementado por uma estrat?gia de controle adaptativo por aloca??o de p?los, integrada com um esquema de controle com estrutura vari?vel (VS-APPC: Variable Structure - Adaptive Pole Placement Control). No VS-APPC, o princ?pio do modelo interno (IMP - Internal Model Principle) de refer?ncia ? usado para eliminar o erro em regime permanente das correntes de fase do sistema. Isso for?a as correntes de fase do sistema a serem senoidais e com baixo teor de harm?nicos. Al?m disso, os controladores de corrente s?o implementados no referencial estacion?rio para evitar transforma??es nas coordenadas de refer?ncia do vetor tens?o da rede. Esta estrat?gia de controle de corrente melhora a performance do SAPF com uma resposta transit?ria r?pida e robusto a incertezas param?tricas. Resultados experimentais s?o apresentados para demonstrar a efic?cia do sistema de controle proposto para o SAPF
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Uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto

Teixeira, Leonardo Rodrigues de Lima 19 December 2011 (has links)
Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonardoRLT_DISSERT.pdf: 5002159 bytes, checksum: 32ece88357ca34efc1622b6457cc10f9 (MD5) Previous issue date: 2011-12-19 / In this work is proposed an indirect approach to the DualMode Adaptive Robust Controller (DMARC), combining the typicals transient and robustness properties of Variable Structure Systems, more specifically of Variable Structure Model Reference Adaptive Controller (VS-MRAC), with a smooth control signal in steady-state, typical of conventional Adaptive Controllers, as Model Reference Adaptive Controller (MRAC). The goal is to provide a more intuitive controller design, based on physical plant parameters, as resistances, inertia moments, capacitances, etc. Furthermore, with the objective to follow the evolutionary line of direct controllers, it will be proposed an indirect version for the Binary Model Reference Adaptive Controller (B-MRAC), that was the first controller attemptting to act as MRAC as well as VS-MRAC, depending on a pre-defined fixed parameter / Nesse trabalho ? proposta uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), o qual une as caracter?sticas transit?rias e de robustez t?picas dos Sistemas a Estrutura Vari?vel, mais especificamente do Controlador Adaptativo por Modelo de Refer?ncia e Estrutura Vari?vel (VS-MRAC), com um sinal de controle suave em regime permanente, t?pico dos Controladores Adaptativos convencionais, como o Controlador Adaptativo por Modelo de Refer?ncia (MRAC). O objetivo ? proporcionar uma maneira mais intuitiva de realizar o projeto do controlador, baseado nos par?metros f?sicos da planta, tais como: resist?ncia, momento de in?rcia, capacit?ncia, dentre outros. Adicionalmente, com a finalidade de seguir a linha evolutiva dos controladores diretos, ser? proposta uma vers?o indireta para o Controlador Adaptativo Bin?rio por Modelo de Refer?ncia (B-MRAC), o qual foi precursor na tentativa de atuar tanto como MRAC quanto como VS-MRAC, a depender de um par?metro fixo pr?-definido
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Controle com adapta??o em modo dual utilizando uma rede RBF

Oliveira, Odailson Cavalcante de 01 September 2016 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-09T19:22:31Z No. of bitstreams: 1 OdailsonCavalcanteDeOliveira_TESE.pdf: 2506082 bytes, checksum: 1c97e15b1c237711152fe45d82d8809b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-10T22:41:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 OdailsonCavalcanteDeOliveira_TESE.pdf: 2506082 bytes, checksum: 1c97e15b1c237711152fe45d82d8809b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T22:41:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OdailsonCavalcanteDeOliveira_TESE.pdf: 2506082 bytes, checksum: 1c97e15b1c237711152fe45d82d8809b (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / Neste trabalho ser? apresentada uma estrat?gia de controle utilizando uma rede com fun??es de base radial (rede RBF) com adapta??o em modo dual. O objetivo da estrat?gia ? utilizar a capacidade aproximativa da rede RBF no controle de sistemas n?o-lineares desconhecidos, ou conhecidos com incertezas. O controle proposto utiliza a estrutura do Controle Adaptativo por Modelo de Refer?ncia (MRAC) e uma rede RBF cujos par?metros s?o ajustados em tempo real atrav?s de uma adapta??o em modo dual, o que permitir? um r?pido transit?rio e um sinal de controle suave em regime permanente. A adapta??o em modo dual dos par?metros da rede RBF ? feita usando a fun??o tangente hiperb?lica, que durante o transit?rio proporcionar? um comportamento similar ao controle por estrutura vari?vel, e durante o regime permanente atuar?o as leis integrais do MRAC reguladas pela fun??o secante hiperb?lica. A tangente hiperb?lica ? usada no lugar da fun??o sinal das leis chaveadas para reduzir o fen?meno de chattering. A fun??o secante hiperb?lica ? usada para regular a lei integral, aumentando seu efeito em regime permanente e reduzindo durante o transit?rio, evitando oscila??es na resposta do sistema. Ser?o apresentadas uma prova de estabilidade baseada na teoria de Lyapunov para a rede RBF em modo dual e compara??es atrav?s de simula??es. / This work presents a control strategy using a network with radial basis function (RBF network) with adaptation in dual mode. The objective of the strategy is to use the approximate capacity of the RBF network to control nonlinear systems with unknown parameters or with uncertainties. The proposed control uses the structure of Model Reference Adaptive Control (MRAC) and a RBF network whose parameters are adjusted in real time in dual mode, which will allow a fast transient and a smooth control signal in steady state. The dual mode adaptive method of RBF network parameters uses the hyperbolic tangent function, which during the transient provides a similar behavior to variable structure control, and integral laws of MRAC that are regulated by a hyperbolic secant function during steady state. A hyperbolic tangent is used instead of signal function what reduces the chattering phenomenon. A hyperbolic secant is used to regulate the integral law, increasing its effects on steady state and reducing on transient time. It is presented a Lyapunov proof for dual mode method and comparisons through simulations.
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Estratégia de controle adaptiva para estabilização de um quadricóptero na presença de variação de massa

Souza, Rafael Monteiro Jorge Alves de 27 October 2016 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de uma estratégia de controle adaptativa capaz de estabilizar e atuar no cumprimento de trajetórias de um veículo quadricóptero. O quadricóptero é definido como uma aeronave de pousos de decolagens verticais (VTOL) e emergiu a partir da segunda metade da década de 2000 como uma plataforma promissora para utilização em diversas finalidades devido, principalmente, à sua simplicidade mecânica, alto payload e robustez. Por isso, essa aeronave tem sido vastamente explorada desde então nas publicações da área, preocupando-se, como este trabalho, em propor metodologias numéricas para aprimorar a autonomia e confiabilidade na utilização prática destes veículos. O modelo matemático do helicóptero foi obtido a partir do formalismo de Euler- Lagrange, considerando um corpo rígido, simétrico e tomando a origem do sistema de coordenadas coincidente com o centro de gravidade do veículo. Como forma de se obter um modelo mais fiel à situação real de voo, o Efeito Giroscópio sobre corpo e as hélices foi considerado. Sob a ótica da engenharia de controle, é considerado um sistema subatuado por possuir 4 entradas (associadas às quatro velocidades angulares dos rotores) e seis variáveis de estado (correspondentes às coordenadas generalizadas da mecânica lagrangeana). A partir do modelo obtido, um simulador foi desenvolvido na plataforma Simulink® como método para aferir sobre a eficácia das estratégias de controle propostas. Inicialmente, foi efetivada a estabilização do veículo por um controlador PID clássico e, em seguida, os resultados foram comparados com os dados presentes na literatura a fim de garantir o bom funcionamento da rotina desenvolvida. Finalmente, uma estratégia de controle PID adaptativo foi proposta a partir da implementação de programação heurística baseada em Algoritmos Genéticos para identificar os ganhos ideais dos controladores das coordenadas z, x e y. Os resultados apontaram um considerável ganho de desempenho do método adaptativo sobre o PID clássico para estabilização e seguimento de trajetórias de um veículo quadrirrotor na presença de variação de massa. / This work aims the development of an adaptive control strategy on stabilization and path tracking tasks of a quadrotor vehicle. The quadrotor is defined as a Vertical Take Off and Landing (VTOL) aircraft and it has emerged, in the second half of the 2000s as a promising platform for use in many purposes, mainly due to its mechanical simplicity, high payload and robustness. Therefore, this aircraft has been widely exploited on this area, which researches has focusing, as this work , to propose numerical methods in order to improve the autonomy and reliability in practical use of these vehicles. The helicopter model of the helicopter was obtained from the Euler-Lagrange formalism, considering it as a rigid body, symmetrical and taking the origin of the coordinate system coincides with the center of gravity of the vehicle. In order to obtain a more accurate model compared to the actual flight situation, the Gyro effect on body and propellers was considered. From the perspective of control engineering, it is considered an underactuated system which has 4 inputs (associated with four angular velocities of the rotors) and six state variables (corresponding to generalized coordinates of Lagrangian mechanics) A simulator was developed on Simulink® platform evaluated from the model obtained as a way to check on the effectiveness of the proposed control strategies. Initially, it was implemented a classic PID controller in order to stabilize the, and then the results were compared to the data present in the literature in order to ensure the reliability of the routine implemented. Lastly, an adaptive PID control strategy was proposed from the implementation of heuristic programming based on genetic algorithms to identify optimal gains controllers to the coordinates z , x and y subsystems. The results indicated a significant performance gain of the adaptive method over the classic PID for stabilization and path tracking tasks of a quadrirrotor vehicle in the presence of mass variation. / Dissertação (Mestrado)
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MPC adaptativo - multimodelos para controle de sistemas não-lineares. / MPC adaptive - multimodels for control of nonlinear systems.

Neander Alessandro da Silva Paula 14 April 2009 (has links)
Durante a operação de um controlador MPC, a planta pode ir para outro ponto de operação principalmente pela decisão operacional ou pela presença de perturbações medidas/não-medidas. Assim, o modelo do controlador deve ser adaptado para a nova condição de operação favorecendo o controle sob as novas condições. Desta forma, as condições ótimas de controle podem ser alcançadas com a maior quantidade de modelos identificados e com um controlador adaptativo que seja capaz de selecionar o melhor modelo. Neste trabalho é apresentada uma metodologia de controle adaptativo com identificação on-line do melhor modelo o qual pertence a um conjunto previamente levantado. A metodologia proposta considera um controlador em duas camadas e a excitação do processo através de um sinal GBN na camada de otimização com o controlador em malha fechada. Está sendo considerada a validação deste controlador adaptativo através da comparação dos resultados com duas diferentes técnicas Controlador MMPC e Identificação ARX, para a comprovação dos bons resultados desta metodologia. / During the operation of a MPC, the plant can change the operation point mainly due to management decision or due to the presence of measured or unmeasured disturbances. Thus, the model of the controller must be adapted to improve the control in the new operation conditions. In such a way, a better control policy can be achieved if a large number of models are identified at the possible operation points and it is available an adaptive controller that is capable of selecting the best model. In this work is presented a methodology of adaptive control with on-line identification of the most adequate model which belongs to a set of models previously obtained. The proposed methodology considers a two-layer controller and process excitation by a GBN signal in the LP optimization layer with the controller in closed loop mode. It is also presented the adaptive controller validation by comparing the proposed approach with two different techniques - MMPC and ARX Identification, to confirm the good results with this new methodology to the adaptive controller.

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