O problema do desenvolvimento do \"Software\" para a pilotagem automática de embarcações é tratado através da aplicação de conceitos de controle estocástico. O movimento da embarcação é descrito de forma aproximada através do modelo clássico das derivadas hidrodinâmicas. A partir do Princípio da Separação desenvolve-se um procedimento sequencial em que os problemas de estimação do estado e de controle são tratados concomitantemente com as identificação de efeitos não modelados da dinâmica adotada para o piloto automático. A estimação de estados realiza-se através do filtro estendido de Kalman, que opera sobre informações de posição e velocidade da embarcação. O controlador, de natureza sequencial, atua sobre a embarcação em tempo discreto, sendo o leme o único elemento de controle. O piloto automático proposto foi testado através de simulação digital e alguns resultados obtidos são apresentados e discutidos. / The software development problem for the ship automatic steering is considered through the application of stochastic control concepts. Ship motion is described in an approximate way by the classical hydrodynamic derivatives model. A sequential procedure based on the Separation Principle is developed, being state estimation and control problems handled simultaneously with the identification of unmodeled effects of automatic pilot ship dynamics. State estimates are provided by the extended Kalman filter by using ship position and velocity measurements. The rudder is the only control element for the sequential, discrete-time controller. Digital simulation is employed for testing of the proposed automatic pilot, and some results are presented and discussed.

Orientador: João Bosco Ribeiro do Val / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T00:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Calmon_AndreduPin_M.pdf: 862345 bytes, checksum: 122780715dca28ac7fa3199aa0586e7c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho apresenta a caracterização teórica e a estratégia de controle para sistemas estocásticos em tempo discreto onde a variação da ação de controle aumenta a incerteza sobre o estado (sistemas VCAI). Este tipo de sistema possui várias aplicações práticas, como em problemas de política monetária, medicina e, de forma geral, em problemas onde um modelo dinâmico completo do sistema é complexo demais para ser conhecido. Utilizando ferramentas da análise de funções não suaves, mostra-se para um sistema VCAI multidimensional que a convexidade é uma invariante da função valor da Programação Dinâmica quando o custo por estágio é convexo. Esta estratégia indica a existência de uma região no espaço de estados onde a ação ótima de controle é de não variação (denominada região de não-variação), estando de acordo com a natureza cautelosa do controle de sistemas subdeterminados. Adicionalmente, estudou-se algoritmos para a obtenção da política ótima de controle para sistemas VCAI, com ênfase no caso mono-entrada avaliado através de uma função custo quadrática. Finalmente, os resultados obtidos foram aplicados no problema da condução da política monetária pelo Banco Central. / Abstract: This dissertation presents a theoretical framework and the control strategy for discrete-time stochastic systems for which the control variations increase state uncertainty (CVIU systems). This type of system model can be useful in many practical situations, such as in monetary policy problems, medicine and biology, and, in general, in problems for which a complete dynamic model is too complex to be feasible. The optimal control strategy for a multidimensional CVIU system associated with a convex cost functional is devised using dynamic programming and tools from nonsmooth analysis. Furthermore, this strategy points to a region in the state space in which the optimal action is of no variation (the region of no variation), as expected from the cautionary nature of controlling underdetermined systems. Numerical strategies for obtaining the optimal policy in CVIU systems were developed, with focus on the single-input input case evaluated through a quadratic cost functional. These results are illustrated through a numerical example in economics. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Neste trabalho, deriva-se uma política de escolha ótima baseada na análise de média-variância para o Erro de Rastreamento no cenário Multi-período - ERM -. Referindo-se ao ERM como a diferença entre o capital acumulado pela carteira escolhida e o acumulado pela carteira de um benchmark. Assim, foi aplicada a metodologia abordada por Li-Ng em [24] para a solução analítica, obtendo-se dessa maneira uma generalização do caso uniperíodo introduzido por Roll em [38]. Em seguida, selecionou-se um portfólio do mercado de ações brasileiro baseado no fator de orrelação, e adotou-se como benchmark o índice da bolsa de valores do estado de São Paulo IBOVESPA, além da taxa básica de juros SELIC como ativo de renda fixa. Dois casos foram abordados: carteira composta somente de ativos de risco, caso I, e carteira com um ativo sem risco indexado à SELIC - e ativos do caso I (caso II). / In this work, an optimal policy for portfolio selection based on mean-varian e analysis for the multi-period tracking error - ERM - was derived. ERM is understood as the difference between the capital raised by the selected portfolio and benchmark portfolio. Thus, the methodology discussed by Li-Ng in [24] for analytical solution was applied, generalizing the single period case introduced by Roll in [38]. Then, it was selected a portfolio from the Brazilian stock trading based on the correlation factor, and adopted as benchmark the index of the stock trading of São Paulo State IBOVESPA, and the basic interest rate SELIC as fixed income asset. Two cases were dealt: portfolio composed of risky assets only, case I, and portfolio with a risk-free asset - indexed to SELIC - and assets of the case I (case II).

Orientador: João Bosco Ribeiro do Val / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:15:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_NathalieCarvalho_M.pdf: 2872807 bytes, checksum: 929137a3cc76534c1832b041f3175ff3 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os elevados custos de produção na extração de petróleo marítimo são reduzidos com um sistema inovador que a Petrobras está desenvolvendo, denominado VASPS (do inglês, Vertical Annular Separation and Pumping System), capaz de separar gás e líquido ainda no assoalho oceânico. Esta dissertação trata do ajuste do nível de l'iquido no reservatório do VASPS, via controle impulsional estocástico, que se distancia bastante de um regulador convencional. A vazão de entrada flutua e o controle consiste em alterar a velocidade da bomba de saída do tanque, mantendo o nível numa faixa de operação, na qual ele varia livremente sem prejuízo. Todavia, é necessário de um lado observar o risco de operar próximo aos extremos de nível e de outro minimizar o número de intervenções na velocidade da bomba para prolongar sua vida útil. Optou-se por modelar o sistema por meio de um processo de difusão e formular por controle impulsional. Para a sua solução, o controle impulsional é convertido em uma sequência de problemas de parada ótima iterados, resolvidos utilizando-se a Discretização do Valor Médio, MVS (do inglês, Mean Value Scheme). Esta dissertação introduz o uso do controle impulsional nesta aplicação além da técnica citada para resolver problemas de parada ótima. / Abstract: The high costs in offshore oil production are reduced with the use of an innovative system which has been developed by Petrobras, the Brazilian oil company. Called VASPS (Vertical Annular Separation and Pumping System), it consists of an undersea gas/liquid separator. This work presents a strategy for the liquid level adjustment in the VASPS tank, which is subject to uncertain liquid inflow. This is far from a strict control regulator problem, since the liquid level may drifts freely inside an operation range. Although, in one hand, it is necessary to account for a risky operation near the limits, on the other hand, acting freely and continuously in the controlled pump may drastically shorten the lifetime of the equipment. To prevent premature worn with halt in the oil production, the control input variations should be meager. We propose a stochastic impulse control for varying the outflow pump speed. This formulation is transformed in a sequence of iterated optimal stopping problems, which results in a sequence of variational inequalities. We employ the numerical method called Mean Value Scheme (MVS) to solve this type of problem. This monograph introduces impulse control to the resevoir level adjustment of VASPS, together with the application of the MVS to its solution. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica