[pt] O controle ativo de vibrações consiste na supressão ou atenuação das vibrações mediante a adição deliberada de forças de controle ao sistema. O controle ativo de vibrações tem um grande interesse na indústria aeroespacial devido às restrições de peso. As técnicas de controle ótimo não são propícias quando se tem dinâmica não-modelada, incertezas paramétricas e ambientes ruidosos, como é o caso na indústria aeroespacial. Assim, as técnicas de controle robusto parecem mais adequadas. A procura da maior família de perturbações em torno de uma dada planta nominal estabilizável por um único contro-lador em malha fechada pode ser formulada como o problema de controle H 1 . De fato,para muitos problemas de controle que requerem bons desempenhos, como por exemplo,controle de grandes sistemas espaciais, o controle ótimo robusto (controle H2=H 1 ) é um dos que assegura a robustez em estabilidade e o desempenho ótimo requerido. O presente trabalho considera o problema de atenuação de distúrbios para uma viga flexível simplesmente apoiada. A viga é modelada como um sistema de parâmetros concentrados. Um procedimento é estabelecido de forma que se leve em conta o desempenho da viga controlada e a robustez em estabilidade do sistema controlado. O problema de controle foi formulado em um contexto hilbertiano que permitiu garantir a existência (e unicidade) da solução. Uma aproximação do controlador é calculada através de uma pro- jeção da solução em um espaço de dimensão finita gerado pelo método de Galerkin considerando-se funções racionais como base para um espaço de Hardy ponderado. Resultados da aplicação indicam que o desempenho é fortemente relacionado à estabilidade. Existe um compromisso entre estabilidade e desempenho. / [es] EL control activo de vibraciones consiste en suprimir o atenuar las vibraciones adicionando deliberadamente fuerzas de control al sistema. El control activo de vibraciones levanta gran interés en la industria aeroespacial debido a las restricciones de peso. Las técnicas de control óptimo no son propicias cuando se tiene una dinámica no modelada, errores paramétricas y ambientes ruidosos, como es el caso en la industria aeroespacial. Así, las técnicas de control robusto parecen más adecuadas. La búsqueda de la mayor familia de perturbaciones en torno a una planta nominal, estabilizable por un único controlador en malla cerrada puede ser formulada como el problema de control H1. De hecho, para muchos problemas de control es necesario un buen desempeño, como por ejemplo, el control de grandes sistemas espaciales, el control óptimo robusto (control H2=H1 ) es uno de los que asegura la robustez en estabilidad y el desempeño óptimo requerido. El presente trabajo considera el problema de atenuación de disturbios para una viga flexible simplemente apoyada, modelando la viga como un sistema de parámetros concentrados. Se establece un procedimiento que considera el desempeño de la viga controlada y la robustez en estabilidad del sistema. El problema de control fue formulado en un contexto hilbertiano, lo que permitió garantizar la existencia (y unicidad) de la solución. Posteriormente, se calcula una aproximación del controlador a través de una proyección de la solución en un espacio de dimensión finita generado por el método de Galerkin considerando funciones racionales como base para un espacio de Hardy ponderado. Los resultados de la aplicación indican que el desempeño está fuertemente relacionado con la estabilidad. Existe un compromiso entre estabilidad y desempeño.

[pt] Este trabalho tem como objetivos principais a apresentação, análise e síntese de sistemas de controle por realimentação de saídas com características robustas. São consideradas incertezas no modelo do tipo não estruturada ( dinâmica não modelada ) e estruturada ( valores desconhecidos nos parâmetros ), distúrbios ( entradas desconhecidas ) e ruídos no sensor. Ênfase especial é dada ao projeto de sistemas de controle implementados usando observadores de estado, que representam um tipo especial de sistemas de controle por realimentação de saídas. Uma revisão dos principais tipos de observadores é feita, incluíndo observadores robustos com capacidade de rejeição e estimação simultânea de distúrbios, comparando suas características através de um exemplo. Logo após, o sistema resultante, quando observadores de estado são introduzidos na lei de controle, é analisado em presença de incertezas, mostrando a limitação na validade do Princípio da Separação. Técnicas modernas de controle robusto são usadas para melhorar as propriedades de robustez dos sistems de controle, entre elas: Recuperação da Função de Transferência da Malha (LTR) e Controle H-infinito. É mostrado também, que através de uma escolha conveniente dos parâmetros livres do controle LQG, é possível sintetizar controladores robustos. Estas técnicas são usadas para resolver problemas específicos no controle de estruturas flexíveis, incluíndo perturbações na entrada da planta, incertezas paramétricas. As técnicas aplicadas no presente trabalho demonstram eficácia e simplicidade. / [en] This work intends to present an introduction to the analysis and syntesis of output feedback control systems with robust characteristics. They are considered unstructured ans structured model uncertainties, disturbances, unknown inputs and noise. It is given a special emphasys on the control systems which were implemented by the use of state observers, which represents a special type of output feedback control systems. A review of the principais types of observers are done, including robust observers with interesting characteristics such as the capacity of simultaneous rejection and estimation of disturbances, and their features are compared in an example. After that, it is done an analysis of the resultant systems when state observers are introduced in the control system in the presence of uncertainties, showing limitations to apply the Separation Principle. Modern techniques of robust control are used to enhance the properties of robustness of the control systems, such as Loop Transfer Recovery (LTR) technique and H(infinito) control.It is also shown that an adequate choice of the free parameters in the LQC control allows to synthetize robust controllers. These techniques are used to solve specific problems in the control of flexible structures, including disturbances in the plant input, uncertainties caused by unmodeled dynamic in high frequency ( spillover problem ) and parametric uncertainties. The techniques applied in this work show effectiveness and simplicity. / [es] Este trabajo tiene como objetivos principales la presentación, análisis y síntesis de sistemas de control por realimentación de salidas con características robustas. Son consideradas incertidumbres en el modelo del tipo no extructurada (dinámica no modelada) y extructurada (valores desconocidos en los parámetros), distúrbios (entradas desconocidas) y ruidos en el sensor. Se le dedica especial atención al proyecto de sistemas de control que fue implementado utilizando observadores de estado, que representan un tipo especial de sistemas de control por realimentación de salidas. Se realiza una revisión de los principales tipos de observadores, incluyendo observadores robustos con capacidad de rechazo y estimación simultánea de disturbios, comparando sus características a través de un ejemplo. Seguidamente se analiza, en presencia de incertidumbre, el sistema que resulta al introducir observadores de estado en la ley de control, mostrando las limitaciones en la validez del Principio de la Separación. Se utilizan técnicas modernas de control robusto para mejorar las propriedades de robustez de los sistems de control, entre ellas: Recuperación de la Función de Transferencia de la Malla (LTR) y Control H-infinito. Se muestra también, que a través de una selección conveniente de los parámetros libres del control LQG, es posible sintetizar controladores robustos. Estas técnicas se utilizan para resolver problemas específicos en el control de extructuras flexibles, incluyendo perturbaciones en la entrada de la planta e incertidumbres paramétricas. Las técnicas aplicadas en este trabajo demuestran eficiencia y simplicidad.

A presente dissertação tem como objetivo estudar e aprimorar métodos de projetos de controladores para sistemas de potência, sendo que esse trabalho trata da estabilidade dinâmica de sistemas de potência e, portanto, do projeto de controladores amortecedores de oscilações eletromecânicas para esses sistemas. A escolha dos métodos aqui estudados foi orientada pelos requisitos que um estabilizador de sistemas de potência (ESP) deve ter, que são robustez, descentralização e coordenação. Sendo que alguns deles tiveram suas características aprimoradas para atender a esses requisitos. A abordagem dos métodos estudados foi restringida à análise no domínio tempo, pois a abordagem temporal facilita a modelagem das incertezas paramétricas, para atender ao requisito da robustez, e também permite a formulação do controle descentralizado de maneira simples. Além disso, a abordagem temporal permite a formulação do problema de projeto utilizando desigualdades matriciais lineares (LMI’s), as quais possuem como vantagem o fato do conjunto solução ser sempre convexo e a existência de algoritmos eficientes para o cálculo de sua solução. De fato, existem diversos pacotes computacionais desenvolvidos no mercado para o cálculo da solução de um problema de inequações matriciais lineares. Por esse motivo, os métodos de projeto para controladores de saída buscam sempre colocar o problema na forma de LMI’s, tendo em vista que ela garante a obtenção de solução, caso essa solução exista. / The current work aims to study and improve the power system controllers design methods. And we are interested in the dynamic stability of power systems, and thus, in the design of electromechanical oscillations damping controllers. The design methods studied here were chosen to fill the requirements that a power system stabilizer (PSS) must obey, that are robustness, decentralization and coordination. And the characteristics of some of these methods were improved and extended in order to meet these requirements. The approach of the studied methods is restricted to the time domain analysis because of the easiness to model the parametric uncertainties, to meet the robustness requirement, and because it also simplifies the formulation of the decentralized control problem. Moreover the time domain approach allows one to use linear matrix inequalities (LMI’s) to formulate the design problem, which has the advantages that the solution set is always convex, and that there exists efficient algorithms to compute its solution. There are several software packages developed, in the market, to solve the problem of linear matrix inequality. So that the design methods using output controllers always try to formulate this problem in the form of an LMI, because it guarantees that one can obtain a solution for the problem, in the case that this solution exists.

A presente dissertação tem como objetivo estudar e aprimorar métodos de projetos de controladores para sistemas de potência, sendo que esse trabalho trata da estabilidade dinâmica de sistemas de potência e, portanto, do projeto de controladores amortecedores de oscilações eletromecânicas para esses sistemas. A escolha dos métodos aqui estudados foi orientada pelos requisitos que um estabilizador de sistemas de potência (ESP) deve ter, que são robustez, descentralização e coordenação. Sendo que alguns deles tiveram suas características aprimoradas para atender a esses requisitos. A abordagem dos métodos estudados foi restringida à análise no domínio tempo, pois a abordagem temporal facilita a modelagem das incertezas paramétricas, para atender ao requisito da robustez, e também permite a formulação do controle descentralizado de maneira simples. Além disso, a abordagem temporal permite a formulação do problema de projeto utilizando desigualdades matriciais lineares (LMI’s), as quais possuem como vantagem o fato do conjunto solução ser sempre convexo e a existência de algoritmos eficientes para o cálculo de sua solução. De fato, existem diversos pacotes computacionais desenvolvidos no mercado para o cálculo da solução de um problema de inequações matriciais lineares. Por esse motivo, os métodos de projeto para controladores de saída buscam sempre colocar o problema na forma de LMI’s, tendo em vista que ela garante a obtenção de solução, caso essa solução exista. / The current work aims to study and improve the power system controllers design methods. And we are interested in the dynamic stability of power systems, and thus, in the design of electromechanical oscillations damping controllers. The design methods studied here were chosen to fill the requirements that a power system stabilizer (PSS) must obey, that are robustness, decentralization and coordination. And the characteristics of some of these methods were improved and extended in order to meet these requirements. The approach of the studied methods is restricted to the time domain analysis because of the easiness to model the parametric uncertainties, to meet the robustness requirement, and because it also simplifies the formulation of the decentralized control problem. Moreover the time domain approach allows one to use linear matrix inequalities (LMI’s) to formulate the design problem, which has the advantages that the solution set is always convex, and that there exists efficient algorithms to compute its solution. There are several software packages developed, in the market, to solve the problem of linear matrix inequality. So that the design methods using output controllers always try to formulate this problem in the form of an LMI, because it guarantees that one can obtain a solution for the problem, in the case that this solution exists.

Colunas de destilação de alta pureza são sistemas de difícil controle. Apresentam longo tempo de resposta, comportamento altamente não linear e grande interação entre as variáveis. Os controladores preditivos são muito utilizados para o controle de colunas de destilação. Porém, em colunas de alta pureza, a incorporação de um único modelo linear geralmente acarreta em um controle de fraco desempenho. Isto pois, a representação do processo é deficiente, já que não considera variações nos ganhos e nas dinâmicas, típicas de um comportamento não linear. Estas incertezas podem, inclusive, provocar a instabilidade do controle o que resultaria em produtos que não atendam à especificação. Este trabalho tem por objetivo avaliar o desempenho dos controladores de horizonte de predição infinito com um modelo interno e com múltiplos modelos tendo o HYSYS(TM) como simulador de uma coluna de separação benzeno/tolueno e o MATLAB(TM) como ambiente para o controle supervisório. Observa-se que o controlador com apenas um modelo não é capaz de estabilizar o processo para perturbação nos valores de referência das variáveis controladas, ao contrário do controlador com múltiplos modelos. / High-purity distillation columns are systems which are typically difficult to control. The main reason for this is a strongly nonlinear and interactive system associated with a very sluggish response. Model Predictive Control is widely used for control of distillation columns. However, for high-purity columns, the use of a single linear model in the controller usually leads to a poor performance of the control system. The reason for this is the poor system representation, since variation in the system gains and time constants are not taken into account in the computation of the control law. Model uncertainties can produce instability in the control system and consequent deterioration of the product quality. The goal of this work is to evaluate the performance of infinite horizon MPC with a single internal model and with multiple models. HYSYS(TM) is used as simulator for the benzene/toluene column, and MATLAB(TM) is used as a platform for supervisory control. It is observed that the controller with a single model is not capable of stabilizing the process for disturbance in the set point of the controlled variables. Opposite to that behavior the controller with multiple models has a good performance.

A presente dissertação tem como objetivo estudar e aprimorar métodos de projetos de controladores para sistemas de potência, sendo que esse trabalho trata da estabilidade dinâmica de sistemas de potência e, portanto, do projeto de controladores amortecedores de oscilações eletromecânicas para esses sistemas. A escolha dos métodos aqui estudados foi orientada pelos requisitos que um estabilizador de sistemas de potência (ESP) deve ter, que são robustez, descentralização e coordenação. Sendo que alguns deles tiveram suas características aprimoradas para atender a esses requisitos. A abordagem dos métodos estudados foi restringida à análise no domínio tempo, pois a abordagem temporal facilita a modelagem das incertezas paramétricas, para atender ao requisito da robustez, e também permite a formulação do controle descentralizado de maneira simples. Além disso, a abordagem temporal permite a formulação do problema de projeto utilizando desigualdades matriciais lineares (LMI’s), as quais possuem como vantagem o fato do conjunto solução ser sempre convexo e a existência de algoritmos eficientes para o cálculo de sua solução. De fato, existem diversos pacotes computacionais desenvolvidos no mercado para o cálculo da solução de um problema de inequações matriciais lineares. Por esse motivo, os métodos de projeto para controladores de saída buscam sempre colocar o problema na forma de LMI’s, tendo em vista que ela garante a obtenção de solução, caso essa solução exista. / The current work aims to study and improve the power system controllers design methods. And we are interested in the dynamic stability of power systems, and thus, in the design of electromechanical oscillations damping controllers. The design methods studied here were chosen to fill the requirements that a power system stabilizer (PSS) must obey, that are robustness, decentralization and coordination. And the characteristics of some of these methods were improved and extended in order to meet these requirements. The approach of the studied methods is restricted to the time domain analysis because of the easiness to model the parametric uncertainties, to meet the robustness requirement, and because it also simplifies the formulation of the decentralized control problem. Moreover the time domain approach allows one to use linear matrix inequalities (LMI’s) to formulate the design problem, which has the advantages that the solution set is always convex, and that there exists efficient algorithms to compute its solution. There are several software packages developed, in the market, to solve the problem of linear matrix inequality. So that the design methods using output controllers always try to formulate this problem in the form of an LMI, because it guarantees that one can obtain a solution for the problem, in the case that this solution exists.

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:57:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarcelMerlindos_M.pdf: 5016793 bytes, checksum: f37e8e9c24d066f039f997af537b3b4f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesse estudo foram aplicadas as técnicas de controle H1 em modelos de suspensões ativas veiculares. O interesse de controlar o sistema baseado nessa técnica está também no fato de que sua obtenção pode ser feita através da solução de problemas de otimização, sendo estes baseados no uso de Desigualdades Matriciais Lineares (LMI, do inglês Linear Matrix Inequalities), que proporciona flexibilidade na formulação de problemas de otimização e possui algoritmos eficientes para a solução. Esse estudo foi baseado em três modelos de suspensão diferentes, com dois, quatro e sete graus de liberdade. Uma suspensão deve proporcionar conforto e segurança aos passageiros. Baseado nisso, adotou-se como desempenho o deslocamento simultâneo das rodas relativo ao chão (segurança) e a aceleração vertical do veículo (conforto dos passageiros). Como sinal de medição, utilizou-se a aceleração vertical do veículo. O controlador foi obtido considerando incertezas do modelo (neste estudo consideradas como incertezas paramétricas). Todos os modelos de suspensão veicular com controle simulados apresentaram melhores resultados, reduzindo não só a resposta temporal do sistema como também a resposta em freqüência, melhorando o conforto e a segurança dos passageiros. Conclui-se assim que é possível controlar o sistema mesmo quando sujeito a incertezas de modelagem. Para a solução numérica do problema foi utilizado o software MATLAB 7.4 com dois pacotes livres de otimização: Yalmip e Sedumi / Abstract: In this study the techniques of control H1 were applied in active suspension models. The interest in controling the system using this technique is based on the fact that the solution can be obtained by solving optimization problems, which are based on the use of Linear Matrix Inequalities, providing flexibility during the problem formulation and with efficient algorithms to solve the problem. This study was based on three different suspension models with two, four and seven degrees of freedom. A suspension should provide comfort and security to the passengers. Based on this, the displacement of wheels on the ground (security) and the vertical acceleration of the vehicle (passengers comfort) were adopted as system performance. The vertical acceleration of the vehicle was the measured signal. The active suspension controller was designed considering uncertainties (in this study as parametric uncertainties). All active suspensions controled models simulated improved their results, reducing not only system's time response but also system's frequency response. This means an improvement of the passengers' safety and comfort. It was concluded that controlling the system even when it has uncertainties was possible. To solve the numerical problem the software MATLAB 7.4 was used with two free optimization packages: Yalmip and Sedumi / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Wagner Caradori do Amaral, Paulo Augusto Valente Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:06:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_VicenteDelgado_D.pdf: 1111607 bytes, checksum: 9222971b25851f421024465a31aedb3b (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O interesse pelo projeto de controladores preditivos para sistemas híbridos vem aumentando nos últimos anos. Os sistemas híbridos são descritos simultaneamente por relações lógicas, baseadas por exemplo nos operadores SE/ENTÃO/SENÃO, e por equações dinâmicas. Devido às exigências relacionadas ao desempenho de rastreio das referências em malha fechada, busca-se atualmente metodologias de modelagem que permitam integrar as representações dinâmicas e as proposições lógicas do processo híbrido em uma abordagem não-hierárquica. As abordagens encontradas na literatura para o controle preditivo de sistemas híbridos são preferencialmente aplicáveis a processos determinísticos cujas dinâmicas são representadas no espaço de estados. Em certos casos, um modelo de estados não é conhecido, incertezas para métricas politópicas inviabilizam o projeto de controladores preditivos robustos, ou outras formas de modelagem são mais adequadas para a representação do processo. Neste trabalho, desenvolve-se uma nova metodologia para a modelagem e o controle preditivo robusto de sistemas híbridos incertos. Na abordagem proposta, as proposições lógicas são transformadas em desigualdades lineares mistas equivalentes, como sugerido na literatura. Um modelo baseado em séries de funções ortonormais é estimado para descrever o comportamento dinâmico do processo. Os modelos baseados em séries podem ser representados no espaço de estados, e a ordem do modelo pode ser reduzida escolhendo-se adequadamente as bases ortonormais. Como sugerido na literatura, a incerteza de um conjunto de respostas ao impulso é mapeada em intervalos de pertinência que definem os coeficientes da série ortonormal. Impõe-se condições adicionais sobre esta técnica para assegurar que todas as respostas ao impulso do processo estão representadas no modelo. Os limites da incerteza são estimados, ao contrário das abordagens encontradas na literatura, onde é necessário conhecer antecipadamente a amplitude máxima da perturbação. A equação de estados do modelo proposto não contém coeficientes incertos, implicando que o seu espaço politópico é reduzido substancialmente quando comparado às abordagens existentes na literatura, onde todas as matrizes da representação de estados podem estar contidas em politopos. Também propõe se uma nova estratégia para assegurar a estabilidade robusta do processo em malha fechada com controle preditivo. A estratégia é baseada em conjuntos terminais, uma das formas menos conservadoras de assegurar o rastreio das referências do sistema. Resultados de simulação são apresentados para ilustrar o desempenho desta nova abordagem de controle preditivo robusto para sistemas híbridos incertos. Utiliza-se o algoritmo proposto para o controle de um sistema de refrigeração industrial / Abstract: Model-based Predictive Control (MPC) has been attracting interest in both academic and industrial areas since the 1970's. The MPC methodology has been recently extended to a class of hybrid systems described by dynamics and logic rules. Logical propositions are performed by using, for example, IF /THEN/ELSE operators. Due to performance requirements, the nonhierarchical modeling approaches to hybrid systems have been preferable in MPC schemes. Some methodologies to the modeling and predictive controling of hybrid systems can be found in the literature. These schemes are specially applicable to deterministic hybrid systems whose dynamics are represented in state-space. In some cases, a state-space model is not available or politopic uncertainties can prohibit real time implementations. Over this, other models can be more adequate to parameter estimation. A new approach for modeling and controlling a class of hybrid systems described by interacting physical laws, logic rules, and operational requirements is proposed in this work. As recently suggested in the literature, the logic rules are integrated into the model as equivalent linear inequality constraints involving both continuous and binary variables. The distinguishing feature of the approach proposed is the use of orthonormal series for modeling the process dynamics. The model proposed can be easily estimated with only approximate knowledge of the system dynamics. The order of the model can be reduced by an adequate selection of the orthonormal basis. Uncertainties in the process dynamics are incorporated into the output equation only, reducing the mo dei politopic space. A new strategy to assure robust stability is also presented. The reference tracking is guaranteed by using a terminal set constraint, which does not severally affect the tracking performance of the closed loop system. The approaches proposed in the literature to determine a terminal set constraint use the maximal amplitude of the perturbation,which is generally unknown.- 15 this work, the limits of the uncertainty are estimated. Simulation examples illustrate the main characteristics of the framework proposed. / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: João Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T09:49:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cassemiro_EdnaRodrigues_D.pdf: 10193444 bytes, checksum: 5654d77b37fab6dc993387fd82e17270 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A necessidade de aumentar as especificações na área de controle de juntas robóticas contribui para que novas leis de controle avançado sejam estudadas. Mas, antes da implementação dessas novas estratégias de controle no sistema reaL a suas validações podem ser feitas dentro de um ambiente virtual realístico, através de simulação e prototipagem rápida. Assim, o objetivo deste trabalho é primeiramente a criação de tal ambiente virtual utilizando Matlab/Simulink@, onde são inseridos a cinemática dinâmica, parte geométrica, atuadores, controladores e IHM (interface homeme-máquina). Em seguida, o projeto e a validação de leIs de controle preditivo robusto aplicado a juntas robóticas é implementado dentro desse ambiente, com uma aplicação particular de uma mesa de posicionamento com 3 graus de liberdade. As leis de controle seguem um original conceito com a combinação de estruturas de controle preditivo sob a forma RST e as características de robustificação de encontro às incertezas não-estruturadas através da parametrízação de Youla. A sintonia dos parâmetros também é considerada como parte do ambiente virtual. O simulador desenvolvido permite finalmente avaliar o desempenho obtido com a lei de controle avançada, mostrando o bom desempenho com relação às perturbações e à rejeição de ruídos. / Abstract: Satisfying more and more severe specifications in the field of robotic joints control requires now implementation of advanced control laws. But, before applying these new strategies on the system, their validation within a realistic virtual environment, used for simulation and rapid prototyping purposes, is necessary. The aim of this work is first the elaboration of such of virtual environment in the Matlab/Simulink@ ffamework, including kinematics, dynamics, geometric part, actuators, controllers and appropriate HMI interfaces. Further, the design and validation of robust predictive control laws for robotic joints control is developed, within this environment, with a particular application to a positioning table with 3 degree-of-freedom The axis control law follows an original concept mixing predictive control structures under an RST form and robustification features against unstructured uncertainties through the Youla parameterization. Tuning of control law parameters is also considered as part of the virtual environment. The developed simulator finally enables to assess the performances obtained with the advanced control law, showing the good performance in relation to disturbances and measurement noise rejection. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

O objetivo do trabalho é apresentar dois algoritmos para a solução de problemas de controle ótimo quadrático robusto com restrições, dentro de um contexto de controladores preditivos (MPC do inglês Model Predictive Control). Inicialmente apresentamos uma breve introdução aos algoritmos MPC, com ênfase na abordagem do controlador linear quadrático. Em seguida são apresentados os dois algoritmos de interesse, que utilizam técnicas de otimização LMI. Dessa forma as restrições e as incertezas podem ser colocadas em formas computacionalmente tratáveis. Por fim são realizadas simulações e comparações entre esses algoritmos, bem como com técnicas de MPC encontradas na literatura atual. / The goal of the work is to present two algorithms for the solution of robust quadratic optimal control problems with restrictions, within a model predictive control (MPC) setup. Initially we present a brief introduction of the MPC algorithms, emphasizing the linear quadratic controller approach. Next the two algorithms of interest, using LMI optimization techniques, are presented. By using this technique the restrictions and uncertainties can be written in a computational way. Finally some simulations and comparisons between these algorithms, as well as with MPC techniques found in the current literature, are performed.