Este trabalho apresenta um método alternativo para sintonia de múltiplos controladores ressonantes aplicados aos sistemas ininterruptos de energia. A proposta do método é fornecer um conjunto de equações algébricas de simples aplicação que possibilite aos projetistas destes sistemas determinar os parâmetros dos controladores ressonantes com múltiplos modos. As equações apresentadas para determinação dos parâmetros do controlador foram obtidas diretamente com base nos parâmetros e nas características funcionais do inversor. Também nestas equações estão presentes constantes as quais garantem que todo o inversor cujo controlador for sintonizado pelo método atenda as especificações estabelecidas pela norma 60240-3. As constantes são determinadas através da formulação do problema por desigualdades matriciais lineares (LMI - Linear Matrix Inequalities) que levam em conta o equacionamento dinâmico do inversor e dos múltiplos controladores ressonantes. A solução do problema satisfaz simultaneamente a minimização do esforço de controle, onde foi empregada a formulação de custo garantido, juntamente com a localização dos polos de malha-fechada para toda a variação admissível de carga, formulada através do procedimento de D-Estabilidade. / This master thesis shows an alternative method for tuning multiple resonant controllers applied to uninterrupted power supply. The method is intended to provide a set of simple algebraic equations that enable designers of those systems to determine the parameters of the resonant controllers through multiple modes. The equations presented for determining the controller’s parameters were obtained directly based on the parameters and functional characteristics of the inverter. Additionally, constants that ensure that every inverter whose controller is attuned by the method meets the 60240-3 specifications norms can be found in these equations. The constants are determined based on the formulation of the problem through linear matrix inequalities (LMI) that take in consideration the dynamic of the inverter and of the multiple resonant controllers. The solution of the problem ensures both the needs for minimization of control efforts at guaranteed cost, along with the location of close-loop poles for every permissible load variation, formulated through the D-Stability procedure.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2272_TeseDoutoradoLuisEduardoMartinsdeLima.pdf: 3795836 bytes, checksum: 1f2a82cd5770c73db68423740b238b4e (MD5) Previous issue date: 2007-12-07 / Esta tese apresenta uma arquitetura de controle para um robô quadrúpede com 16 graus de liberdade (4 por perna), o Guará*. A proposta de desenvolvimento desta arquitetura visa estabelecer uma plataforma de estudo de problemas inerentes a robôs móveis quadrúpedes, tais como a geração de andaduras, o controle de movimentos complexos, a transposição de obstáculos e a implementação de reflexos de estabilidade. O desafio aqui enfrentado é dotar o robô de autonomia suficiente para processar, a bordo do mesmo, o controle da locomoção e estratégias de transposição de obstáculos, através do uso de uma arquitetura que permita uma interação eficaz do robô com o ambiente em que ele navega, com custo computacional reduzido. A arquitetura de controle proposta inclui o uso de comportamento reflexivo de estabilidade. A estrutura hierárquica desta arquitetura concentra o processamento da modelagem cinemática do robô e a tomada de decisão para definição dos movimentos a serem realizados (em uma locomoção livre ou com a presença de obstáculos) no nível mais alto de controle que é o supervisor, sendo utilizada uma rede de comunicação CAN (Controller Area Network) para a distribuição das informações a serem processadas nos níveis inferiores de controle (níveis coordenador e atuador). Para permitir a interação reativa do robô com o ambiente de navegação, objetivando a estabilidade de equilíbrio, o controle do Guará faz uso de um acelerômetro de dois eixos que fornece informações para controladores nebulosos processados do nível coordenador de controle. Esta configuração define reações contra inclinações indesejáveis da plataforma do Guará (mergulho e rolagem) geradas no decorrer da locomoção. O uso do controle hierárquico contribui para a robustez da arquitetura de controle, estabelecendo no nível mais alto de controle (nível supervisor) a flexibilidade para assumir tarefas distintas e complexas (modelagem cinemática e dinâmica, mapeamento do ambiente, dentre outras), enquanto nos níveis inferiores da hierarquia de controle concentram-se as tarefas que exigem respostas imediatas a estímulos externos ou estabilização de equilíbrio do robô. ∗ O nome Guará é inspirado na espécie quadrúpede canídea denominada popularmente Lobo Guará.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T17:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 88961.pdf: 3538880 bytes, checksum: f393553a559db7b57440234ce6df09ce (MD5) Previous issue date: 1992 / A constante evolução da automação de processos discretos de manufatura, traz uma demanda crescente por sistemas de controle que possam coordenar movimentos em múltiplos eixos. Este trabalho apresenta uma nova concepção para o controle deste tipo de sistema, a qual consiste na utilização de modernos circuitos integrados dedicados, desenvolvidos para serem implementados em "sistemas digitais de controle de movimento", aqui abreviadamente denominados de CICM - Circuitos Integrados Controladores de Movimento. Inicialmente é feita uma revisão dos conceitos básicos em sistemas de controle e servomecanismos, com especial enfoque nas vantagens obtidas com a utilização dos CICM na arquitetura dos modernos CNC. Com vistas à determinação dos parâmetros e do comportamento dinâmico de um servomecanismo controlado através do sistema desenvolvido, são apresentados resultados obtidos através de simulações e ensaios dinâmicos de um servomecanismo banco de ensaio. Os ensaios dinâmicos realizados mostram que é viável a integração do sistema desenvolvido em instrumentos e aparelhos de alta precisão.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:01:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337437.pdf: 7414111 bytes, checksum: 2bab6f7b0d4d376f975801166ea73051 (MD5) Previous issue date: 2015 / Abstract : This master thesis deals with the modeling and control of a small scale birotor tiltrotor unmanned aerial vehicle (UAV). A tiltrotor is characterized by a mechanism that tilts the aircraft's rotors in order to control the flight. An UAV with such characteristics is being developed by this author and other researchers in the scope of the project named ProVANT. The developed UAV prototype is used in this work to obtain experimental results. This kind of system can be characterized by its underactuated, highly nonlinear, and coupled dynamics. Instead of using a dynamic model available in literature, this work proposes a more accurate model considering the UAV as a multibody system. By doing so the tilting angles become generalized coordinates and the tilt mechanism dynamics are naturally added to the model, as well as the coupling between the bodies. The result is an eight degrees of freedom model obtained through Euler-Lagrange formulation. The path tracking problem is solved here with linear optimal controllers for the full model, instead of the classical approach of cascade control for the translation and rotation subsystems. The developed controllers are linear quadratic regulators, a H1 controller and a multiobjective H2=H1 controller, all with LMI formulation. A nonlinear backstepping controller taken from the literature is implemented in order to be compared with the designed controllers. In addition, controllers for the hovering problem are also designed to be used in experiments with ProVANT's tiltrotor. They reduce the complexity of the initial experimental flights, focusing not only in the validation of the control system, but the complete project, including its electronics, mechanical design, and additional software. Such experiments are presented and discussed in details along this work. The work also addresses how flight-related information are gathered and processed. This includes the design of a nonlinear complementary filter for the attitude estimation that works with data acquired from the UAV sensors.<br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:11:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337441.pdf: 2213867 bytes, checksum: 5f9d958b11e71e847d64f3cc6e2160db (MD5) Previous issue date: 2015 / O estágio de entrada da grande maioria dos equipamentos eletrônicos modernos consiste em um conversor CA-CC com baixo fator de potência e elevado conteúdo harmônico, o que é indesejável do ponto de vista da rede elétrica. Os conversores Boost com correção do fator de potência (CFP) são, atualmente, soluções consolidadas para atender as especificações de qualidade da rede elétrica. No entanto, o projeto de controladores para esses dispositivos é bastante complexo devido às não linearidades do modelo e também da lei de controle para garantir um fator de potência unitário. Neste contexto, a técnica do autocontrole da corrente se destaca dentre as demais estratégias de controle para conversores Boost com CFP pela sua simplicidade, por dispensar o sensoriamento da tensão de entrada e pelo baixo custo. Nesta dissertação, abordam-se os problemas de análise de estabilidade e desempenho, e síntese de controle para conversores Boost com CFP autocontrolado pela corrente utilizando uma formulação matemática baseada em desigualdades matriciais lineares (LMIs). Com este objetivo, utiliza-se a técnica do modelo médio para o conversor em malha aberta além de uma representação algébrico-diferencial do sistema em malha fechada para manipular mais facilmente a não linearidade inerente à lei de controle. Para o sistema em malha fechada, realiza-se uma análise de estabilidade local considerando uma incerteza na carga e obtendo estimativas da região de atração. Esta metodologia de análise é estendida para a síntese de controle (sintonia dos parâmetros do controlador) considerando incertezas na carga (variante no tempo) e uma perturbação na tensão de entrada levando em consideração robustez e critérios de desempenho baseados no ganho e na taxa de decaimento exponencial.<br> / Abstract : The input stage of most modern electronic equipments consists of an AC-DC converter with low power factor and high harmonic contents, which is undesirable from the point of view of the grid power line. The Boost converters with power factor correction (PFC-Boost) are currently consolidated solutions to comply with the quality specifications of the power grid. However, the control design for PFC-Boost converters is very complex because of the nonlinearities of the model and of the control law (needed to ensure a unity power factor). In this context, the self-current control technique stands out among other control strategies because of its circuit simplicity, no input voltage sensing and low cost. In this master thesis, the stability and performance analysis, and control synthesis problems are addressed for current self-controlled PFC-Boost converters considering the linear matrix inequality (LMI) framework. To this end, the average modeling technique is applied to represent the open-loop dynamics while a differential-algebraic state-space representation is applied to deal with the nonlinear closed-loop dynamics. Moreover, a local stability analysis of the closed-loop system is assessed assuming load uncertainty while estimating the system domain of attraction. Then, the analysis results are extended for control design (i.e., controller tuning) considering a time-varying (and bounded) load and vanishing input voltage disturbances as well as performance specifications in terms of the system -gain and of an exponential decay rate.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:50:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338920.pdf: 1796883 bytes, checksum: 1945a5bd1fadcfb6dfc68376a1b6cc66 (MD5) Previous issue date: 2015 / O contínuo aumento da exigência mundial pela utilização racional dos recursos energéticos tem estimulado a busca por sistemas mais eficientes. Consequentemente, fabricantes de máquinas que utilizam sistemas hidráulicos estão substituindo gradualmente o controle resistivo pelo controle conservativo. Um caso de controle conservativo é o uso de bombas acionadas por motores elétricos com capacidade de variar sua velocidade, as chamadas bombas com velocidade variável. Inserido nesse contexto, esse trabalho contempla a análise teórico experimental de um novo modelo de prensa dobradeira sincronizada que realiza o controle de seus dois cilindros hidráulicos por meio de servomotores que acionam as unidades hidráulicas primárias. Essas unidades realizam tanto a função de bombeamento como de motorização ao longo do ciclo operação da máquina e por isso são denominadas de bomba-motor. A análise foi realizada com base em resultados experimentais, nos quais foi possível identificar as condições operacionais críticas. Um modelo do sistema hidráulico da prensa dobradeira foi desenvolvido e implementado no software de simulação numérica Hopsan que, após validado, foi utilizado para a proposição de duas propostas de modificação do circuito hidráulico visando a melhoria do desempenho estático e dinâmico. A primeira proposta permite que a bomba-motor opere com sucção em pressões manométricas positivas, enquanto que a segunda não interfere no tempo do ciclo de operação na máquina. Dentre os benefícios de ambos circuitos está a mitigação de choques hidráulicos. O desempenho da máquina foi, portanto, aprimorado com poucas mudanças no circuito. A pesquisa foi realizada combinando esforços entre a fabricante de equipamentos, Sorg Ind. e Com. de Máquinas, a fornecedora de sistemas hidráulicos, Argo-Hytos AT Fluid Power Systems Ltda., e a universidade, por meio do LASHIP - Laboratório de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos - da Universidade Federal de Santa Catarina.<br> / Abstract : The continuous increase in worldwide demand for the rational use of energy resources has spurred the pursuit for more efficient systems. Machine manufacturers are therefore gradually replacing the resistive control in hydraulic systems for conservative control. An option of conservative control is the use of pumps driven by electric motors with the capacity to vary its speed, known as variable-speed pumps. In this context, this work features the theoretical and experimental analysis of a new synchronized hydraulic press brake. The hydraulic cylinders of the studied machine are controlled by servomotors that drive the primary hydraulic units. These units perform both pumping and motoring functions along the machine operation cycle and are hence named as pump-motor. The critical operating conditions were identified by analysis based on experimental results. A model of the press brake hydraulic system has been developed and implemented in the numerical simulation software known as Hopsan. Subsequently validation, the model was employed to propose two circuit modifications and to evaluate the increase in the dynamic and static performance. The main benefits of the new circuits are the mitigation of hydraulic shocks and appropriate pressure level for the pump-motor suction line and thus avoiding cavitation. The machine performance is hence enhanced with few changes in the circuit. The study was conducted by combining efforts between the machine manufacturer, Sorg Ind. e Com. de Máquinas, the hydraulic systems supplier, Argo-Hytos AT Fluid Power Systems Ltda., and the university, by means of LASHIP - Laboratory of Hydraulic and Pneumatic Systems - of Federal University of Santa Catarina.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-28T04:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344119.pdf: 7207732 bytes, checksum: e1f4503a09974739451c4990812fef78 (MD5) Previous issue date: 2016 / Atualmente, diversas pesquisas estão sendo feitas visando reduzir as restrições nas geometrias e na matéria-prima e peças resultantes de processos de fabricação. Uma das soluções encontradas é a manufatura aditiva, a tecnologia que gera o objeto por meio da adição de camada sobre camada, consolidando o objeto de acordo com as informações recebidas de um arquivo CAD. Entre as diversas possibilidades nesta nova tecnologia de fabricação, destaca-se o processo de sinterização/fusão seletiva a LASER (SLS/SLM), que constrói peças através da sinterização, ou fusão, da matéria-prima fornecida ao local de trabalho em forma de pó. A presente dissertação de mestrado descreve um sistema automatizado da câmara de construção para o processo SLS/SLM, a ser integrado em um equipamento munido de um LASER e formar assim um equipamento de manufatura aditiva por SLS/SLM. O objetivo principal deste desenvolvimento é o de permitir estudar formas de aplicação do pó metálico e verificar os processos preparativos necessários na fase anterior da aplicação da energia necessária para a sinterização/ fusão do pó metálico. Para desenvolvimento do protótipo utilizou-se as fases de Projeto Informacional e Conceitual do método PRODIP, para determinar a melhor solução do projeto. Para validar as soluções obtidas, o protótipo foi modelado e construído em: (a) Parte mecânica, o sistema de posicionamento de dois eixos necessário para o deslocamento dos distribuidor de pó e da mesa de construção; (b) Parte eletroeletrônica, que trabalha de forma integrada para decodificação das informações dos transdutores, controle lógico e orientação do processo; (c) Parte software foi projetada de tal, forma, para que possa ser modificada de acordo com diferentes condições e máquinas acopladas; (d) Interface de controle que é responsável pela comunicação entre o sistema e o usuário. O resultado obtido nos experimentos mostram que o Software é capaz de obter as leituras dos transdutores e é capaz de implementar as funções para a parte mecânica, por meio da eletroeletrônica e da interface de controle. Para validar o sistema, imagens obtidas dos ensaios de distribuição de material foram processadas no software Matlab e mostram que as camadas depositadas possuem características uniformes e satisfatórias para processos posteriores de sinterização ou de fusão.<br> / Abstract : Nowadays, several studies are being made to reduce the constraints on geometry, raw materials and parts resulting from manufacturing processes. One of the solutions is the additive manufacturing, technology that generates an object by adding layer upon layer, consolidating the object according to the information received from a CAD file. Among the various possibilities in this new manufacturing technology, there is the process of selective laser sintering/melting (SLS / SLM), which builds components by sintering or melting the raw material supplied to the workplace in the form of powder. This dissertation describes an automated system construction chamber for the SLS / SLM process to be integrated into a machine equipped with a laser and thus form an additive manufacturing equipment for SLS / SLM. The main objective of this document is to enable the study of ways of applying the metal powder and the preparations procedures required in the previous phase of the application of the energy required for sintering / melting of the metal powder. For the prototype development was used Informational and Conceptual phases of PRODIP method to determine the optimal design solution. To validate the solutions obtained, the prototype was patterned and built in four parts: (a) mechanical part, the positioning system two axes of displacement required for the powder distributor and construction table; (b) electronics part that works seamlessly for decoding the information of the transducers, logic control and process guidance; (c) Software part have been designed in such way, so it can be modified according to different conditions and coupled machines; (d) control interface which is responsible for communication between the system and the user. The result obtained in the experiments show that the software is able to get the readings of transducers and is capable of implementing the functions for the mechanical part, through electronics and control interface. To validate the system, images obtained from the material distribution assays were processed using the Matlab software and show that the deposited layers have uniform characteristics and satisfactory for subsequent processes sintering or melting.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000411910-Texto+Completo-0.pdf: 2200612 bytes, checksum: 4c44c72a81a3bd7eec64bd78b4b6c50a (MD5) Previous issue date: 2009 / This work presents an alternative strategy to the control of Uninterruptible Power Supply – UPS. A Proportional–Sinusoidal–Cosinusoidal (PSC) is used for to voltage regulation loop. The controller parameters are determined by means of a convex optimization problem subject to a set of linear matrix inequalities (LMIs). This parameters set a closed loop control that place all the closed loop poles in a determined region of the s plane and minimize an upper bound on the system H∞-norm, which minimizes the load variation effect in the output voltage of the UPS. A commercial UPS, controlled by PID (Proportional - Integral – Derivate), and its performance tests using linear and non-linear load are shown in this work. Finally, the PID action is replaced by the alternative strategy proposed (PSC Controller). New tests and simulations are realized. The simulations and the experimental results using PSC Controller are better than the ones in which PID Controller was used, without increasing the hardware cost commercially used. This fact proves the possibility to use PSC control strategy in a commercial UPS. / Esta dissertação apresenta o desenvolvimento e a implementação de uma estratégia alternativa para o controle da tensão de saída em Fontes Ininterruptas de Energia (também chamadas de UPS - Uninterruptible Power Supply). Esta estratégia é denominada Controlador Proporcional, Senoidal e Cossenoidal (PSC). Os ganhos deste controlador são obtidos através de técnicas de otimização convexa baseadas na formulação LMI (Linear Matrix Inequality). Através destas técnicas, determina-se um controlador do tipo realimentação de estados tal que os pólos em malha fechada do sistema estejam contidos em uma especificada região no plano s, além de minimizar um limitante superior da norma H do sistema, de forma a minimizar a influência de distúrbios da carga na tensão de saída da UPS. Uma UPS comercial, controlada através de um Controlador PID (Proporcional, Integral e Derivativo), é apresentada neste trabalho, bem como, seus testes de desempenho mediante carga linear e não-linear. Por fim, troca-se a ação do Controlador PID pela estratégia alternativa proposta (Controlador PSC) e realizam-se novas simulações e novos testes. Observa-se em todos os resultados apresentados, tanto simulados quanto práticos, uma melhora bastante significativa devido à utilização do Controlador PSC, sem acréscimo de custo no hardware utilizado comercialmente. Com isto, confirma-se a viabilidade da utilização desta estratégia de controle em UPS comerciais.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000395024-Texto+Completo-0.pdf: 4205635 bytes, checksum: 4ff717d6f44bb5107e794fe791c50d37 (MD5) Previous issue date: 2007 / The evolution of power electronics devices in the last decades is followed by the development of alternative control strategies with applications on power electronics converters. A family of these converters is employed for the design of commercial Uninterruptible Power Supplies - UPS. In this work, it is proposed an alternative strategy to the control of an Uninterruptible Power Supply – UPS. An Sinusoidal Internal Model Control Sinusoidal – SIMC – is used for the voltage regulation loop, while a Linear Variable State Feedback - LVSF – is employed to improve the current loop dynamics. The obtained results are compared with the traditional Proportional-Integral-Derivative – PID –controller, by means of a commercial UPS showing the effectiveness of the proposed control scheme. / A evolução dos componentes eletrônicos de potência das últimas décadas, seguida de diferentes estratégias de controle desenvolvidas para conversores de potência está resultando em diferentes aplicações dos conversores de potência. Uma família destes conversores é utilizada como parte do projeto de uma Fonte Ininterrupta de Energia comercial. Esta dissertação apresenta uma estratégia alternativa para controlar uma Fonte Ininterrupta de Energia ou do Inglês UPS – Uninterruptible Power Supply. Um controle com Modelo Interno Senoidal é utilizado para realimentação da tensão de saída, enquanto uma Realimentação Linear da Variável de Estado “corrente do Indutor”, é utilizada para melhorar as características dinâmicas do UPS. Os resultados obtidos são comparados com um controlador PID clássico, sendo ambos os controles aplicados a um UPS comercial.

Nos últimos anos a indústria automotiva vem passando por problemas causados pela complexidade dos equipamentos eletrônicos existentes nos veículos e pela falta de pa- dronização. Praticamente não existem componentes que sejam 100% compatíveis entre veículos de fabricantes diferentes. Para resolver este problema foi criado o consórcio AUTOSAR, que especifica uma plataforma padrão para o software usado nos componentes eletrônicos dos veículos. Este trabalho apresenta o padrão AUTOSAR, implementa o protocolo FTT-CAN (Fle- xible Time-Trigger Controler Area Network) como um barramento de comunicação se- guindo a especificação AUTOSAR e propõe a utilização deste barramento como meio de comunicação entre as ECUs de um sistema automotivo. Esta implementação resultará em maior flexibilidade, segurança e determinismo temporal para a comunicação entre os componentes deste sistema. A utilização do FTT-CAN permitirá a inserção de novos mó- dulos e novas mensagens na rede sem a necessidade de redefinição manual e offline da tabela de escalonamento, o que permitirá o desenvolvimento de aplicações plug-and-play em sistemas automotivos. A dissertação apresenta uma nova abordagem para hot-plug de novos nós na rede FTT- CAN, o estudo de caso e análise do desempenho deste sistema implementado em relação a suas características de tempo real.