Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-01Bitstream added on 2014-12-02T11:20:54Z : No. of bitstreams: 1 000799068.pdf: 3768476 bytes, checksum: 1308aec4b04ff8dc2b7a52a958654f9b (MD5) / Este trabalho trata de sistemas incertos com controle com modos deslizantes. O foco principal das contribuições é dado na investigação deste método de controle realizado através de rede de comunicação sujeitas a atrasos. Para minimizar os efeitos degenerativos dos atrasos, preditores de estado no seu formato mais simples são utilizados na lei de controle. São feitas análises da robustez da estabilidade e também da influência que as incertezas e atrasos exercem sobre o comportamento destes sistemas em malha fechada. Para corroborar os resultados apresentados nas análises, são realizadas simulações em um modelo matemático de um sistema de ordem dois, em um modelo linear do sistema de suspensão ativa e em um modelo não linear do sistema pêndulo invertido. Neste último, o atraso é tratado como uma falha e apresenta-se uma estratégia para detectar e adaptar os controladores a este tipo de falha. Também são investigados, através de simulações, aplicações do controle com modos deslizantes em dois processos integrantes do tratamento primário de petróleo / This work deals with control of uncertain systems with sliding modes. The main focus of the contributions is given in the investigation of this method of control accomplished via communication network subject to time delay. To minimize the degenerative effects of delay, state predictors in its simpler format is used in the control law. Analyses of the stability robustness are made and also analyses about the influence that the uncertainties and delay exert on the behavior of closed-loop systems. To corroborate the results presented in the analyses, simulations are performed on a mathematical model of a system of order two, in a linear model of the active suspension system and a nonlinear model of the inverted pendulum system. In this last, the delay is treated as a failure and a strategy to detect and adapt the controllers to this type of failure is presented. Through simulations, sliding mode control in two processes of the primary oil treatment is also investigated

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011Bitstream added on 2014-06-13T20:49:14Z : No. of bitstreams: 1 paula_ala_me_ilha.pdf: 1575411 bytes, checksum: 888f7fef0b727373d31bd42986d25a09 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Usando dois controladores digitais com modos deslizantes, é proposto neste trabalho dois esquemas que minimizam os efeitos degenerativos causados pelo atraso no tempo de compu- tação do sinal de controle, que aqui é tratado como falha. Um observador robusto com modos deslizantes é utilizado neste trabalho, uma vez que nem sempre é possível ter acesso a todos os estados do sistema. Neste trabalho o observador tem um papel fundamental na detecção e acomodação da falha, pois através de um banco de observadores é gerado um resíduo que pos- sibilita a detecção da falha e determina qual controlador deve estar atuando sobre o sistema a ser controlado. Para validar os métodos propostos, são realizadas simulações e experimentos nos modelos do pêndulo invertido e no helicóptero 3DOF; ambos equipamentos da Quanser / Using two digital controllers with sliding mode schemes that minimizes the degenerative effects caused by the delay in the computation time of the control signal are proposed in this work, which is here treated as failure. A robust observer with sliding mode is shown in this work, since it is not always possible to have access to all system states, but in this work the observer has a key role in the failure detection and accommodation, as observers are generated through a residue that directs the performance of the controller on the system being controlled. To test the proposed methods, simulations and experiments are performed on models of the inverted pendulum and the helicopter 3DOF, both Quanser equipment

Nesta Dissertação são propostos dois esquemas de controle para sistemas não-lineares com atraso. No primeiro, o objetivo é controlar uma classe de sistemas incertos multivariáveis, de grau relativo unitário, com perturbações não-lineares descasadas dependentes do estado, e com atraso incerto e variante no tempo em relação ao estado. No segundo, deseja-se controlar uma classe de sistemas monovariáveis, com parâmetros conhecidos, grau relativo arbitrário, atraso arbitrário conhecido e constante na saída. Admitindo-se que o atraso na entrada pode ser deslocado para a saída, então, o segundo esquema de controle pode ser aplicado a sistemas com atraso na entrada. Os controladores desenvolvidos são baseados no controle por modo deslizante e realimentação de saída, com função de modulação para a amplitude do sinal de controle. Além disso, observadores estimam as variáveis de estado não-medidas. Em ambos os esquemas de controle propostos, garante-se propriedades de estabilidade globais do sistema em malha fechada. Simulações ilustram a eficácia dos controladores desenvolvidos. / Two control schemes for nonlinear time-delay systems are proposed in this thesis. The purpose of the first scheme is to control a class of uncertain multivariable systems, with relative degree one, nonlinear unmatched state dependent disturbances, and uncertain time-varying state delay. The purpose of the second scheme is to control a class of single-input-single-output systems, with known parameters, arbitrary relative degree, with constant and known arbitrary output delay. Assuming that input delays can be transferred to the output, so the second scheme can be applied to systems with input time-delay. The developed controllers are based on sliding mode control and output feedback, with modulation function to the control signal amplitude. Furthermore, observers estimate unmeasured state variables. In both schemes, global stability properties of the closed loop system are guaranteed. Simulations illustrate the effectiveness of the proposed approaches.

Nesta Dissertação são propostos dois esquemas de controle para sistemas não-lineares com atraso. No primeiro, o objetivo é controlar uma classe de sistemas incertos multivariáveis, de grau relativo unitário, com perturbações não-lineares descasadas dependentes do estado, e com atraso incerto e variante no tempo em relação ao estado. No segundo, deseja-se controlar uma classe de sistemas monovariáveis, com parâmetros conhecidos, grau relativo arbitrário, atraso arbitrário conhecido e constante na saída. Admitindo-se que o atraso na entrada pode ser deslocado para a saída, então, o segundo esquema de controle pode ser aplicado a sistemas com atraso na entrada. Os controladores desenvolvidos são baseados no controle por modo deslizante e realimentação de saída, com função de modulação para a amplitude do sinal de controle. Além disso, observadores estimam as variáveis de estado não-medidas. Em ambos os esquemas de controle propostos, garante-se propriedades de estabilidade globais do sistema em malha fechada. Simulações ilustram a eficácia dos controladores desenvolvidos. / Two control schemes for nonlinear time-delay systems are proposed in this thesis. The purpose of the first scheme is to control a class of uncertain multivariable systems, with relative degree one, nonlinear unmatched state dependent disturbances, and uncertain time-varying state delay. The purpose of the second scheme is to control a class of single-input-single-output systems, with known parameters, arbitrary relative degree, with constant and known arbitrary output delay. Assuming that input delays can be transferred to the output, so the second scheme can be applied to systems with input time-delay. The developed controllers are based on sliding mode control and output feedback, with modulation function to the control signal amplitude. Furthermore, observers estimate unmeasured state variables. In both schemes, global stability properties of the closed loop system are guaranteed. Simulations illustrate the effectiveness of the proposed approaches.

[pt] Nos últimos anos, os robôs móveis com pernas têm despertado o interesse da comunidade robótica, pois tais mecanismos apresentam maior versatilidade em relação aos robôs móveis de rodas e aéreos. Neste trabalho, o autor considera o problema de modelagem e projeto de controle robusto para uma classe de robôs móveis com pernas usando a abordagem de controle por modos deslizantes. Um estudo comparativo entre um algoritmo de planejamento baseado em técnicas de Fourier e controladores via modo deslizante é apresentado para o problema de estabilização de um robô móvel saltitante na fase de vôo. O autor também propõe a estabilização da postura de robôs móveis multipernas, como hexapod e robô bípede, utilizando duas abordagens de controle diferentes, o controle de regulação Cartesiana e o controle via modos deslizantes. A teoria de estabilidade de Lyapunov é usada para demonstrar as propriedades de estabilidade dos sistemas de controle em malha-fechada. Simulações numéricas em ambiente de simulação MATLAB e simulações computacionais em Gazebo, um simulador robótico 3D de código aberto, são incluídas para ilustrar o desempenho e a viabilidade da metodologia proposta. / [en] In the last years, legged mobile robots have increased the interest of the robotics community because such mechanisms have higher versatility compared to wheeled and aerial mobile robots. These characteristics make robot with legs a viable solution for rescue and monitoring operations in irregular terrains and difficult to access locations. Although singlelegged or multi-legged mechanisms can transverse any terrain, some of their disadvantages are higher complexity in modelling and control design and higher power consumption. In this work, the author considers the problem of modelling and robust control design for a class of legged mobile robots using the sliding mode control approach. A comparative study between a planning algorithm based on Fourier techniques and sliding mode controllers is presented for the stabilization problem of a hopping robot in flight phase. The author also proposes the stabilization of the posture of multilegged mobile robots such as, hexapod and biped robot, using two different control approaches, the Cartesian regulation control and the sliding mode control. The Lyapunov stability theory is used to demonstrate the stability properties of the closed-loop control systems. Numerical simulations in MATLAB simulation software and computer simulations in Gazebo, an open-source 3D robotic simulator, are included to illustrate the performance and feasibility of the propose methodology.