Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarceloCT_DISSERT.pdf: 4272420 bytes, checksum: 469b4a24c24115a993cb7e2dfb5e568a (MD5) Previous issue date: 2011-08-03 / Electro-hydraulic servo-systems are widely employed in industrial applications such as robotic manipulators, active suspensions, precision machine tools and aerospace systems. They provide many advantages over electric motors, including high force to weight ratio, fast response time and compact size. However, precise control of electro-hydraulic systems, due to their inherent nonlinear characteristics, cannot be easily obtained with conventional linear controllers. Most flow control valves can also exhibit some hard nonlinearities such as deadzone due to valve spool overlap on the passage?s orifice of the fluid. This work describes the development of a nonlinear controller based on the feedback linearization method and including a fuzzy compensation scheme for an electro-hydraulic actuated system with unknown dead-band. Numerical results are presented in order to demonstrate the control system performance / Sistemas eletroidr?ulicos s?o amplamente utilizados em aplica??es industriais, tais como manipuladores rob?ticos, suspens?es ativas, m?quinas ferramentas de precis?o e sistemas aeroespaciais. Eles oferecem muitas vantagens sobre os motores el?tricos, incluindo alta for?a em rela??o ao peso, tempo de resposta r?pido e tamanho compacto. No entanto, o controle preciso de sistemas eletroidr?ulicos, devido ? sua inerente caracter?stica n?o linear, n?o pode ser facilmente obtido com os controladores lineares convencionais. Hoje em dia, gra?as ao desenvolvimento da Teoria da Estabilidade, proposta pelo matem?tico russo Lyapunov, e com os avan?os da tecnologia computacional, as t?cnicas de controle n?o linear v?m sendo cada vez mais utilizadas. A maioria das v?lvulas de controle de fluxo, al?m de possuir as n?o linearidades comuns geradas pela compressibilidade do fluido, tamb?m podem apresentar algumas n?o linearidades, como a zona morta devido ? sobreposi??o do carretel da v?lvula no orif?cio de passagem do fluido, impedindo o escoamento mesmo para um pequeno deslocamento do carretel, degradando a performance do controlador e gerando instabilidade no sistema em malha fechada. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um controlador n?o linear, baseado no m?todo de lineariza??o por realimenta??o com a inclus?o de uma estrat?gia de compensa??o difusa implementada matematicamente na din?mica do modelo de um sistema acionado eletroidraulicamente com banda morta desconhecida. Resultados num?ricos s?o apresentados para demonstrar o desempenho do sistema de controle

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarcilioPOF_DISSERT.pdf: 1988448 bytes, checksum: 9c294724be9e1293cb0dc0afa9195c2e (MD5) Previous issue date: 2011-09-02 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This work proposes the design, the performance evaluation and a methodology for tuning the initial MFs parameters of output of a function based Takagi-Sugeno-Kang Fuzzy-PI controller to neutralize the pH in a stirred-tank reactor. The controller is designed to perform pH neutralization of industrial plants, mainly in units found in oil refineries where it is strongly required to mitigate uncertainties and nonlinearities. In addition, it adjusts the changes in pH regulating process, avoiding or reducing the need for retuning to maintain the desired performance. Based on the Hammerstein model, the system emulates a real plant that fits the changes in pH neutralization process of avoiding or reducing the need to retune. The controller performance is evaluated by overshoots, stabilization times, indices Integral of the Absolute Error (IAE) and Integral of the Absolute Value of the Error-weighted Time (ITAE), and using a metric developed by that takes into account both the error information and the control signal. The Fuzzy-PI controller is compared with PI and gain schedule PI controllers previously used in the testing plant, whose results can be found in the literature. / Prop?em-se neste trabalho a concep??o, a avalia??o do desempenho e uma metodologia para sintonia dos par?metros iniciais das fun??es de pertin?ncia de sa?da de um controlador Fuzzy- PI, tipo Takagi-Sugeno-Kang, para o acompanhamento de refer?ncias de pH em um tanque reator com agita??o cont?nua. O controlador ? projetado para executar a neutraliza??o do pH em plantas industriais, principalmente em unidades encontradas em refinarias de petr?leo. O sistema emula, com base no modelo de Hammerstein, uma planta real que se ajusta ?s mudan?as no processo de neutraliza??o do pH, evitando ou reduzindo a necessidade de ressintonia. O desempenho do controlador ? avaliado pelos overshoots, pelos tempos de acomoda??o, pelos ?ndices Integral do valor absoluto do erro (IAE) e Integral do valor absoluto do erro com pondera??o do tempo (ITAE), e atrav?s de um ?ndice desenvolvido por Goodhart que leva em considera??o tanto informa??es do erro quanto do sinal de controle. O controlador Fuzzy-PI ? comparado com controladores PI e PI Escalonado utilizados previamente na planta de teste, cujos resultados est?o dispon?veis na literatura.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josiane MMF_DISSERT.pdf: 2980386 bytes, checksum: 522d9b760131f2af9cda3feb9f1d471b (MD5) Previous issue date: 2012-02-07 / This work describes the development of a nonlinear control strategy for an electro-hydraulic actuated system. The system to be controlled is represented by a third order ordinary differential equation subject to a dead-zone input. The control strategy is based on a nonlinear control scheme, combined with an artificial intelligence algorithm, namely, the method of feedback linearization and an artificial neural network. It is shown that, when such a hard nonlinearity and modeling inaccuracies are considered, the nonlinear technique alone is not enough to ensure a good performance of the controller. Therefore, a compensation strategy based on artificial neural networks, which have been notoriously used in systems that require the simulation of the process of human inference, is used. The multilayer perceptron network and the radial basis functions network as well are adopted and mathematically implemented within the control law. On this basis, the compensation ability considering both networks is compared. Furthermore, the application of new intelligent control strategies for nonlinear and uncertain mechanical systems are proposed, showing that the combination of a nonlinear control methodology and artificial neural networks improves the overall control system performance. Numerical results are presented to demonstrate the efficacy of the proposed control system / Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma estrat?gia de controle n?o linear para um sistema eletroidr?ulico. O sistema em quest?o ? de terceira ordem, cujas caracter?sticas f?sicas ocasionam uma n?o linearidade do tipo zona morta. A estrat?gia adotada ? baseada em uma t?cnica de controle n?o linear aliada a uma t?cnica de inteligencia artificial, o m?todo de lineariza??o por realimenta??o e uma rede neural artificial respectivamente. Ser? demonstrado que somente a utiliza??o da t?cnica n?o linear n?o ? insuficiente para garantir um bom desempenho do controlador frente a esse tipo de n?o linearidade. Por este motivo discutir-se a inclus?o de uma estrat?gia de compensa??o baseada nas redes neurais artificiais, que v?m sendo notoriamente empregadas em sistemas que necessitem imitar o processo de infer?ncia humano. Em um primeiro momento ser? utilizada uma rede perceptron de m?ltiplas camadas e posteriormente uma rede de fun??es de base radial, implementadas matematicamente na din?mica do modelo do sistema. Desta forma ? proposto neste trabalho a aplica??o de novas estrat?gias de controle inteligente para sistemas mec?nicos n?o lineares e incertos. Aliando o controle n?o linear a redes neurais artificiais pretende-se melhorar a performance de ambos, contribuindo na ?rea de controle, principalmente no que diz respeito a metodologia de controle inteligente. Resultados num?ricos s?o apresentados para demonstrar o desempenho do sistema de controle

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-08-10T11:35:30Z No. of bitstreams: 1 MarceloCostaTanaka_TESE.pdf: 3454444 bytes, checksum: edf6af9352bd8f01fdb4c2c515311b0d (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-08-10T16:14:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MarceloCostaTanaka_TESE.pdf: 3454444 bytes, checksum: edf6af9352bd8f01fdb4c2c515311b0d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T16:14:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarceloCostaTanaka_TESE.pdf: 3454444 bytes, checksum: edf6af9352bd8f01fdb4c2c515311b0d (MD5) Previous issue date: 2017-06-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Amortecedores que utilizam fluido magneto reol?gico s?o amplamente utilizados em aplica??es industriais, tais como no controle de vibra??es de m?quinas ferramentas e em constru??es sujeitas a abalos s?smicos, na ind?stria automobil?stica em suspens?es ativa ou semiativa, bem como sistemas de embreagens e freios, e na ?rea de biomec?nica em pr?teses inteligentes e interfaces h?pticas na qual simulam o sensoriamento t?til. Eles apresentam diversas caracter?sticas desej?veis como alta controlabilidade de for?a, baixo consumo energ?tico, estabilidade, ampla faixa operacional de temperatura, tempo de resposta r?pido e tamanho compacto. No entanto, o controle preciso desse dispositivo, devido ? sua inerente caracter?stica n?o linear, n?o pode ser facilmente obtido com os controladores lineares convencionais e at? mesmo por controladores mais robustos na aus?ncia de uma perfeita modelagem do seu comportamento din?mico. Hoje em dia, gra?as ao desenvolvimento da Teoria da Estabilidade, proposta pelo matem?tico russo Lyapunov, e com os avan?os da tecnologia computacional, as t?cnicas de controle n?o linear v?m sendo cada vez mais utilizadas. Quest?es ecol?gicas, social e econ?micas t?m levado a ind?stria automobil?stica a uma crescente demanda por metodologias e tecnologias eficientes no controle de vibra??es em suspens?es semiativas. Desta forma, este trabalho descreve o desenvolvimento de um controlador n?o linear, baseado no m?todo de controle por modos deslizantes com a inclus?o de uma estrat?gia de compensa??o utilizando a l?gica fuzzy, implementada matematicamente na din?mica do modelo de um sistema de amortecimento de um quarto de ve?culo, utilizando amortecedor magneto reol?gico. Resultados num?ricos s?o apresentados para demonstrar o desempenho do sistema de controle. / Magnetorheological (MR) dampers are widely used in industrial applications such as vibration control of machine tools and structures subject to seismic earthquakes; active or semi-active suspensions in the automotive industry, as well as clutch and brake systems; and in the biomechanics area with intelligent protheses and haptic interfaces wich simulate the tactile sensing. MR dampers feature several desirable features such as high power controllability, low power consumption, stability, wide operational temperature range, fast response time and compact size. However, the precise control of this device can not be easily obtained with conventional linear controllers even by more robust controllers in the absence of a perfect modeling of their dynamic behavior due to its inherent nonlinear characteristic. Nowadays, thanks to the development of stability theory, proposed by the Russian mathematician Lyapunov, and with advances in computational technology, nonlinear control techniques have been increasingly used. Ecological, social and economic issues have led the automotive industry to a growing demand for efficient methodologies and technologies in the control of vibrations in semiative suspensions. In this way, this work describes the development of a nonlinear controller based on the sliding mode control method with the inclusion of a fuzzy compensation scheme, mathematically implemented in the dynamics of the model of a one-quarter vehicle damping system using magnetoreological damper.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-11-18T12:07:15Z No. of bitstreams: 1 GeraldoFranciscoDeSouzaReboucas_DISSERT.pdf: 41675887 bytes, checksum: 92f7a0b24621624c569a4386460bbfbd (MD5) / Approved for entry into archive by Elisangela Moura (lilaalves@gmail.com) on 2015-11-18T14:54:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GeraldoFranciscoDeSouzaReboucas_DISSERT.pdf: 41675887 bytes, checksum: 92f7a0b24621624c569a4386460bbfbd (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-18T14:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GeraldoFranciscoDeSouzaReboucas_DISSERT.pdf: 41675887 bytes, checksum: 92f7a0b24621624c569a4386460bbfbd (MD5) Previous issue date: 2014-01-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / O comportamento ca?tico tem sido amplamente observado na natureza, tanto em fen?menos f?sicos e qu?micos quanto em sistemas biol?gicos, aparecendo tamb?m em diversas aplica??es de engenharia, se manifestando tanto em simples osciladores mec?nicos quanto nos mais avan?ados sistemas de comunica??o. No que concerne aos sistemas mec?nicos, comumente os efeitos das n?o-linearidades sobre o comportamento din?mico do sistema s?o de car?ter indesej?vel, o que tem motivado o desenvolvimento de estrat?gias de compensa??o. No entanto, recentemente tem-se verificado a exist?ncia de situa??es nas quais a riqueza da din?mica n?o-linear torna-se atraente. Devido a sua grande sensibilidade ?s condi??es iniciais, os sistemas ca?ticos podem sofrer mudan?as consider?veis por meio de pequenas varia??es em seus par?metros, o que ? extremamente favor?vel quando desejamos dar maior flexibilidade ao sistema controlado. Nesse sentido, analisaremos as varia??es apresentadas pelo oscilador de Duffing, em especial de suas ?rbitas peri?dicas inst?veis e se??o de Poincar? frente a altera??es percentuais de $\pm$ 5, $\pm$ 1 e +10 \% no valor nominal do param?tro que multiplica o termo c?bico. Em seguida, sabendo que o gasto de energia para estabilizar OPIs ? m?nimo, analisaremos o esfor?o de controle necess?rio para controlar e estabilizar tais ?rbitas, que pertencem a modelos diferentes do oscilador de Duffing nominal. Devido a sua robustez a incertezas par?metricas utilizaremos um controlador por modos deslizantes com fun??o de satura??o e compensa??o adaptativa por s?rie de Fourier. / The chaotic behavior has been widely observed in nature, from physical and chemical phenomena to biological systems, present in many engineering applications and found in both simple mechanical oscillators and advanced communication systems. With regard to mechanical systems, the effects of nonlinearities on the dynamic behavior of the system are often of undesirable character, which has motivated the development of compensation strategies. However, it has been recently found that there are situations in which the richness of nonlinear dynamics becomes attractive. Due to their parametric sensitivity, chaotic systems can suffer considerable changes by small variations on the value of their parameters, which is extremely favorable when we want to give greater flexibility to the controlled system. Hence, we analyze in this work the parametric sensitivity of Duffing oscillator, in particular its unstable periodic orbits and Poincar?e section due to changes in nominal value of the parameter that multiplies the cubic term. Since the amount of energy needed to stabilize Unstable Periodic Orbits is minimum, we analyze the control action needed to control and stabilize such orbits which belong to different versions of the Duffing oscillator. For that we will use a smoothed sliding mode controller with an adaptive compensation term based on Fourier series.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OdailsonCO_DISSERT.pdf: 807518 bytes, checksum: 6b1541fcc8435e2f642b214f2496487c (MD5) Previous issue date: 2011-07-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / An alternative nonlinear technique for decoupling and control is presented. This technique is based on a RBF (Radial Basis Functions) neural network and it is applied to the synchronous generator model. The synchronous generator is a coupled system, in other words, a change at one input variable of the system, changes more than one output. The RBF network will perform the decoupling, separating the control of the following outputs variables: the load angle and flux linkage in the field winding. This technique does not require knowledge of the system parameters and, due the nature of radial basis functions, it shows itself stable to parametric uncertainties, disturbances and simpler when it is applied in control. The RBF decoupler is designed in this work for decouple a nonlinear MIMO system with two inputs and two outputs. The weights between hidden and output layer are modified online, using an adaptive law in real time. The adaptive law is developed by Lyapunov s Method. A decoupling adaptive controller uses the errors between system outputs and model outputs, and filtered outputs of the system to produce control signals. The RBF network forces each outputs of generator to behave like reference model. When the RBF approaches adequately control signals, the system decoupling is achieved. A mathematical proof and analysis are showed. Simulations are presented to show the performance and robustness of the RBF network / Neste trabalho, ser? apresentada uma t?cnica alternativa para o desacoplamento e controle de sistemas n?o lineares. A estrat?gia de desacoplamento proposta est? baseada numa rede neural RBF (Radial Basis Functions) combinada com o controle adaptativo por modelo de refer?ncia. A t?cnica ? aplicada no controle do modelo de um gerador s?ncrono, cujas vari?veis de sa?da s?o o ?ngulo de carga e o fluxo concatenado no enrolamento de campo. O sistema do gerador s?ncrono ? acoplado, ou seja, a mudan?a numa das vari?veis de entrada do sistema altera mais de uma vari?vel de sa?da. A rede RBF realizar? o desacoplamento do sistema, fazendo o controle de forma independente de cada uma das sa?das. Tal estrat?gia n?o exige conhecimento dos par?metros do sistema e observa-se um comportamento est?vel da rede RBF, tanto na presen?a de incertezas na modelagem, como de perturba??es no sistema. Ser? mostrada a simplicidade da aplica??o da t?cnica e do projeto da rede RBF. Os pesos, que interligam as camadas oculta e de sa?da da rede, s?o ajustados utilizando uma lei adaptativa em tempo real. Essa lei adaptativa foi desenvolvida pelo m?todo de fun??es de energia de Lyapunov. O sistema de controle e desacoplamento faz uso dos sinais filtrados da sa?da do gerador e dos sinais dos erros entre as sa?das do gerador e as sa?das do modelo refer?ncia. Assim, atrav?s dos sinais de controle aplicados pela rede RBF, cada sa?da do sistema do gerador ? for?ada a se comportar conforme uma din?mica desejada, dada pelo modelo de refer?ncia. Quando a rede RBF aproxima adequadamente os sinais de controle, o desacoplamento do sistema ? alcan?ado. Os resultados do desempenho da estrat?gia ser?o apresentados atrav?s de simula??es. Tamb?m ser? mostrada a prova matem?tica de estabilidade do sistema em malha fechada para o caso escalar

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoDBS_DISSERT.pdf: 2950294 bytes, checksum: b123f316a60d2e367696c4d97c359a71 (MD5) Previous issue date: 2013-11-13 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The development of non-linear controllers gained space in the theoretical ambit and of practical applications on the moment that the arising of digital computers enabled the implementation of these methodologies. In comparison with the linear controllers more utilized, the non -linear controllers present the advantage of not requiring the linearity of the system to determine the parameters of control, which permits a more efficient control especially when the system presents a high level of non-linearity. Another additional advantage is the reduction of costs, since to obtain the efficient control through linear controllers it is necessary the utilization of sensors and more refined actuators than when it is utilized a non-linear controller. Among the non-linear theories of control, the method of control by gliding ways is detached for being a method that presents more robustness, before uncertainties. It is already confirmed that the adoption of compensation on the region of residual error permits to improve better the performance of these controllers. So, in this work it is described the development of a non-linear controller that looks for an association of strategy of control by gliding ways, with the fuzzy compensation technique. Through the implementation of some strategies of fuzzy compensation, it was searched the one which provided the biggest efficiency before a system with high level of nonlinearities and uncertainties. The electrohydraulic actuator was utilized as an example of research, and the results appoint to two configurations of compensation that permit a bigger reduction of the residual error / O desenvolvimento de controladores n?o lineares ganharam espa?o nos ?mbitos te?rico e de aplica??es pr?ticas no momento que o surgimento de computadores digitais possibilitou a implementa??o destas metodologias. Em compara??o aos controladores lineares mais utilizados, os controladores n?o lineares apresentam a vantagem de n?o necessitarem da lineariza??o do sistema para determinar os par?metros de controle, o que permite um controle mais eficiente principalmente quando o sistema apresenta elevado grau de n?o linearidade. Outra vantagem adicional ? a redu??o dos custos, uma vez que para obter o controle eficiente atrav?s dos controladores lineares ? necess?ria a utiliza??o de sensores e atuadores mais refinados do que quando se utiliza um controlador n?o linear. Dentre as teorias de controle n?o linear, o m?todo de controle por modos deslizantes se destaca por ser um m?todo que apresenta maior robustez frente ?s incertezas. J? ? comprovado que a ado??o de t?cnicas de compensa??o na regi?o do erro residual permite melhorar ainda mais o desempenho desses controladores. Assim, neste trabalho ? descrito o desenvolvimento de um controlador n?o linear que busca a associa??o da estrat?gia de controle por modos deslizantes com a t?cnica de compensa??o fuzzy. Mediante a implementa??o de algumas estrat?gias de compensa??o fuzzy, buscou-se aquela que proporcionasse maior efici?ncia frente a um sistema com elevado grau de n?o linearidades e incertezas. O atuador eletrohidr?ulico foi utilizado como exemplo de estudo, e os resultados apontam para duas configura??es de compensa??o que permitem uma maior redu??o do erro residual