Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-17Bitstream added on 2014-11-10T11:58:00Z : No. of bitstreams: 1 000794439.pdf: 5307446 bytes, checksum: 2c7e9e87b6ef04223d3d2b1694d321e0 (MD5) / O Controle com Estrutura Variável eModos Deslizantes (CEV/MD) apresenta robustez a incertezas casadas e flexibilidade na escolha da superfície de deslizamento, permitindo sua utilização no controle de diferentes sistemas. A versão discreta do CEV/MD possibilita a utilização desta técnica em dispositivos digitais sem recorrer à emulação. Contudo, um dos problemas que o CEV/MD enfrenta, tanto em sua versão contínua quanto na discreta, é sua sensibilidade a atrasos, independentemente da origem destes. Suprimir os efeitos negativos dos atrasos no controle CEV/MD torna-se de importância fundamental, pois os atrasos são um problema de natureza prática. Neste contexto, esse trabalho introduz uma estratégia que minimiza os efeitos dos atrasos em aquisição de dados em sistemas de controle com modos deslizantes, em tempo contínuo e discreto. A estratégia consiste em adaptar preditores de estado originalmente projetados para sistemas com atrasos no controle para trabalhar com atrasos de aquisição de dados, possibilitando o uso do CEV/MD em sistemas que sofrem grandes períodos de atraso na aquisição de dados. A influência da inclusão destes preditores na malha de controle é analisada para os casos onde existem incertezas no sistema controlado e quando o atraso estimado difere do atraso real. Para validação da estratégia foram realizadas simulações e experimentos práticos em um sistema de suspensão ativa de bancada e em um sistema ball balancer, equipamentos fabricados pela Quanser R . Os resultados comprovam a eficácia do método proposto tanto nas simulações quanto nos testes realizados em bancada. / Variable Structure Control with Sliding Mode (VSC/SM) has robustness to matched uncertainties and flexibility in the sliding surface choice which allows its use in different control systems. The discrete version of the VSC/SM allows using this technique in digital devices without emulation. However, one problem that the VSC/SM confronts, both in continuous-time and discrete-time, is its delay sensitivity, regardless of the delays’ origin. Suppress the negative effects of delays in VSC/SM becomes of fundamental importance, since delays are a practical problem. In this context, this paper introduces a strategy that minimizes the data acquisition delay effects in control systems with continuous-time and discrete-time sliding modes. The strategy consists in adapting state predictors originally designed for systems with control signal delays to work with data acquisition delays, enabling the VSC/SM in systems suffering long periods of data acquisition delay. The inclusion’s influence of these predictors in the control loop is analyzed for cases where uncertainties in the controlled system and differences between estimated delay and actual delay exist. In order to validate the proposed strategy simulations and experiments were performed on a bench active suspension system and a ball balancer system, equipments manufactured by Quanser R . The results prove the effectiveness of the proposed method both in simulations and in bench tests.

Orientador: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Alfredo Del Sole Lordelo / Resumo: O Controle com Estrutura Variável eModos Deslizantes (CEV/MD) apresenta robustez a incertezas casadas e flexibilidade na escolha da superfície de deslizamento, permitindo sua utilização no controle de diferentes sistemas. A versão discreta do CEV/MD possibilita a utilização desta técnica em dispositivos digitais sem recorrer à emulação. Contudo, um dos problemas que o CEV/MD enfrenta, tanto em sua versão contínua quanto na discreta, é sua sensibilidade a atrasos, independentemente da origem destes. Suprimir os efeitos negativos dos atrasos no controle CEV/MD torna-se de importância fundamental, pois os atrasos são um problema de natureza prática. Neste contexto, esse trabalho introduz uma estratégia que minimiza os efeitos dos atrasos em aquisição de dados em sistemas de controle com modos deslizantes, em tempo contínuo e discreto. A estratégia consiste em adaptar preditores de estado originalmente projetados para sistemas com atrasos no controle para trabalhar com atrasos de aquisição de dados, possibilitando o uso do CEV/MD em sistemas que sofrem grandes períodos de atraso na aquisição de dados. A influência da inclusão destes preditores na malha de controle é analisada para os casos onde existem incertezas no sistema controlado e quando o atraso estimado difere do atraso real. Para validação da estratégia foram realizadas simulações e experimentos práticos em um sistema de suspensão ativa de bancada e em um sistema ball balancer, equipamentos fabricados pela Quanser R . Os resultados comprovam a eficácia do método proposto tanto nas simulações quanto nos testes realizados em bancada. / Abstract: Variable Structure Control with Sliding Mode (VSC/SM) has robustness to matched uncertainties and flexibility in the sliding surface choice which allows its use in different control systems. The discrete version of the VSC/SM allows using this technique in digital devices without emulation. However, one problem that the VSC/SM confronts, both in continuous-time and discrete-time, is its delay sensitivity, regardless of the delays' origin. Suppress the negative effects of delays in VSC/SM becomes of fundamental importance, since delays are a practical problem. In this context, this paper introduces a strategy that minimizes the data acquisition delay effects in control systems with continuous-time and discrete-time sliding modes. The strategy consists in adapting state predictors originally designed for systems with control signal delays to work with data acquisition delays, enabling the VSC/SM in systems suffering long periods of data acquisition delay. The inclusion's influence of these predictors in the control loop is analyzed for cases where uncertainties in the controlled system and differences between estimated delay and actual delay exist. In order to validate the proposed strategy simulations and experiments were performed on a bench active suspension system and a ball balancer system, equipments manufactured by Quanser R . The results prove the effectiveness of the proposed method both in simulations and in bench tests. / Mestre

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Other than mobile hydraulics and high voltage switchgears, Bucher Hydraulics is also involved in the less-known area of hydraulic lifts. In fact, Bucher Hydraulics did invent the electronically controlled lift valve in the 1970s. Since then, Bucher Hydraulics developed a wide line of products for hydraulic elevators, such as valves and power units. In 2012, this valve family included various sizes, pressure ranges, systems with constant motor speeds, inverter-driven motors, energy-efficient solutions with hydraulic counterweight, as well as customized solutions. As the common principle, all these solutions apply an electronic closed-loop control that uses a volumetric flow sensor and a proportional actuator. Since 2012, Bucher Hydraulics is substituting this valve family with a new generation, the iValve. Every iValve uses several self-teaching algorithms to adapt to its environment. Their on-board and cabinet electronics control solenoid currents and measure flow, pressure, and temperature. These features enable the iValve to self-monitor, to adapt to operating parameters, and to analyze and log information about itself and the attached system. This report on a highly specialized product is meant to provide inspiring insights.

Thesis (PhD)--University of Stellenbosch, 2002. / ENGLISH ABSTRACT: The dissertation presents an alternative approach to the control of power electronic converters. The conventional approach is to use a centralized controller with one or more measurement systems providing feedback. As converters become larger, in both power rating and complexity, a number of drawbacks to this approach emerge. The number of physical data paths increases and voltage isolation becomes a problem. This has an adverse effect on the manufacturability as well as the reliable operation of the system as a whole. An alternative is to use a distributed control approach, where a number of smaller integrated control and measurement units are used. These units communicate with the central controller via a serial daisy-chain communications link. The dissertation investigates the design of such a controller as well as the application of distributed control in a number of emerging converter topologies. It was shown that centralized control has its limitations in modem power electronics in terms of reliability, maintainability and manufacturability. A feasible distributed control strategy was proposed and implemented and the operation was verified in an experimental converter system. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die proefskrif ondersoek 'n alternatiewe manier om drywings omsetters te beheer. Huidiglik word die meerderheid van omsetters beheer vanaf 'n sentrale beheereenheid, wat dan stelsel data versamel vanaf een of meer meetstelsels. Soos die drywingsvermoë van die omsetters toeneem, raak spannings isolasie en die aantal beheerseine 'n probleem, wat nadelig is vir die betroubaarheid en vervaardigbaarheid van die stelsel. As 'n alternatief, kan 'n aantal kleiner beheereenhede en meetstelsels gebruik word. Die beheerders kommunikeer met mekaar, sowel as die hoof stelselbeheerder deur middel van 'n optiese vesel netwerk, verbind in 'n ring struktuur. Die proefskrif ondersoek die ontwerp van die beheerder en die toepassing van gedesentraliseerde beheer in 'n aantal nuwe omsetter topologië. Die studie toon dat sentrale beheer problematies kan raak soos die omsetters meer kompleks raak. Die studie bewys dat 'n stelsel suksesvol bedryf kan word deur gebruik te maak van gedesentraliseerde beheer deur dit in 'n praktiese opstelling toe te pas.

Dentre os fatores que afetam a uniformidade de aplicação de água, cita-se a variação de pressão no sistema, causada principalmente pela topografia do terreno e pela inexistência ou operação inadequada de reguladores de pressão. Nesse sentido, têm-se empregado válvulas reguladoras de pressão nos projetos de irrigação com variações topográficas. Contudo, a pressão de saída na válvula nem sempre será correspondente a apresentada no catálogo do fabricante. Com o avanço da eletrônica e a modernização da agricultura irrigada, justifica-se a busca para o aperfeiçoamento das técnicas de controle de pressão em sistemas de irrigação, visando à redução das perdas e o atendimento dos preceitos da irrigação sustentável. Portanto, a automação de reguladores de pressão deve torná-lo capaz de manter constante a pressão de saída, independente da pressão de entrada, além de possibilitar estabelecer a pressão de saída de acordo com as necessidades específicas de cada sistema de irrigação. De acordo com o que foi exposto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um regulador de pressão microprocessado. O sistema de regulação desenvolvido foi composto por uma válvula hidráulica, um transdutor de pressão, duas válvulas solenóides, um aspersor e um circuito microprocessado. Baseado na leitura do transdutor de pressão de saída, o controlador eletrônico acionava as válvulas solenóides para pressurizar ou para aliviar o diafragma da válvula hidráulica. O tempo de abertura da válvula solenóide era função da pressão instantânea na tubulação. Avaliou-se o equipamento atuando até uma diferença entre pressão de entrada e de saída de 250 kPa. As pressões de entrada foram alteradas em intervalos de 49,03 kPa a cada 60 segundos, sendo estas avaliadas em um primeiro momento de forma crescente, e posteriormente de forma decrescente. As pressões de ajuste avaliadas foram de 98,06 kPa, 196,13 kPa, 294,19 kPa e 392,26 kPa. A faixa de vazão avaliada foi de 0,75 m3 h-1 a 3,74 m3 h-1, tendo o respectivo intervalo de velocidade de 0,42 m s-1 a 2,12 m s-1. Os resultados mostraram um tempo de ajuste entre 10 s e 20 s nos ensaios com pressão de entrada crescente e de 15 s e 30 s nos ensaios com pressão de entrada decrescente. Ao se avaliar a atuação do regulador eletrônico operando em toda a faixa de vazão estudada, verifica-se que este foi capaz de manter a pressão ajustada dentro dos limites aceitáveis ao valor estabelecido no dispositivo eletrônico, enquadrando-se, em um contexto geral, como controlador com nível de exatidão A (± 10% de desvio). Dessa forma, pode-se concluir que o controlador, operando nas condições definidas acima, apresentou um bom desempenho ao regular à pressão de saída. / The pressure variation is an important factor that affects the uniformity of water application in irrigation systems. This variation is caused by topography, the lack or improper operation of pressure regulators. Pressure regulating valves have been used in irrigation projects where there are problems of uneven topography. However, the output pressure on the valve will not be always corresponding to the manufacturer\'s catalog. Researches on techniques improvement for pressure controlling in irrigation systems are necessary to reduce losses in accordance with sustainable irrigation. The automation of pressure regulators must assure a constant outlet pressure independent of input pressure, and flexibility to set output pressures according to different conditions. Based on the previous content, the aim of this study was to develop a microprocessed pressure regulator. The developed system has a hydraulic valve, a pressure transducer, two solenoid valves, a sprinkler, and a microprocessed circuit. Based on data gathered from pressure transducer, the electronic controller triggered solenoid valves for pressurizing or relieving the hydraulic valve diaphragm. The opening time of the solenoid valve was a function of the instantaneous pressure in the pipe. We evaluated the operating equipment in a difference up to 250 kPa between input and output pressure. The inlet pressures were tested at intervals of 49.03 kPa every 60 seconds. We performed tests increasing and decreasing inlet pressure. The desired and evaluated output pressures were 98.06, 196.13, 294.19, and 392.26 kPa. The flow rate evaluated range was from 0.75 m3 h-1 to 3.74 m3 h-1, which the respective speed range was from 0.42 m s-1 to 2.12 m s-1. The results presented a required adjustment time between 10 to 20 seconds in tests with increasing inlet pressure, and from 15 to 30 seconds in tests with inlet pressure decreasing. The pressure regulator was able to maintain the preset output pressure within desired limits, when evaluating the performance of the electronic regulator operating in the flow range specified. Considering the results, the electronic developed device can be considered a controller that belongs in accuracy level A (± 10% deviation). Thus, we conclude that the controller was successful on controlling the output pressure, when operating under the conditions defined above.

Thesis (B.S.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 1981. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Bibliography: leaf 65. / by Mark Howard Sloan. / B.S.

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Jean Marcos de Souza Ribeiro / Banca: Grace Silva Deaecto / Banca: Márcio Roberto Covacic / Resumo: São propostos nesta tese novos métodos de identificação de sistemas lineares invariantes no tempo, descritos através de Funções de Transferência (FT), estáveis ou instáveis, de ordem fra- cionária, utilizando como entrada um degrau. A primeira contribuição aprimora o desempenho de um método de identificação conhecido, para FT de ordem inteira, com a otimização de um parâmetro durante a identificação. Posteriormente, é proposto um novo método, que utiliza in- tegradores de ordem fracionária, para a identificação de FT estáveis. Em seguida, propõe-se outro método que, além de utilizar integradores de ordem fracionária, faz uso de uma função exponencial convergente e também de um filtro, que combinados possibilitam a identificação de FT de ordem fracionária instáveis. Adicionalmente, um método ainda mais eficiente é pro- posto e o seu mecanismo de funcionamento baseia-se na resposta do sistema a uma entrada degrau, que multiplicada por diferentes exponenciais convergentes, gera um conjunto de sinais auxiliares para a obtenção do sinal final, necessário para identificar a FT, estável ou instável. Para comprovar a eficiência dos métodos propostos, foram realizadas várias identificações, com simulações numéricas, incluindo exemplos teóricos desenvolvidos no Matlab e experimentos práticos que foram realizados em laboratório, descritos a seguir: (i) função de transferência de um sistema de controle da posição de um carrinho acionado por um motor de corrente contí- nua; (ii) função de transferência relacionando a posição dos membros inferiores de pacientes hemiplégicos e paraplégicos sujeitos a uma estimulação elétrica funcional. Finalmente, é apre- sentada a identificação da função de transferência de uma rede RC tridimensional, que pode modelar circuitos para obter a resposta dielétrica de materiais compósitos contendo partículas... / Abstract: This thesis proposes new methods for the identification of fractional order stable and unstable Transfer Functions (TF), based on the time response resulting from a single step excitation. Initially, the improvement of a known identification method for TF of integer order, considering the optimization of a parameter in the identification process, is presented. Then, a new method based on fractional order integrators, is proposed for the identification of stable TF. Moreover, another method for stable and unstable fractional order TF, also with fractional order integra- tors, that is based on the multiplication in the time domain of the plant output by a convergent exponential function and a suitable filter is proposed. Furthermore, a more efficient method is proposed, based on the multiplication in the time domain of the plant output by different conver- gent exponential functions and a suitable filter. Numerical examples using the Matlab software illustrate the theoretical results and are used for comparisons, including the following cases with experimental data: (i) TF of a control system for the position of a car using a DC motor; (ii) TF for of the leg position of paraplegic and hemiplegic patients subject to a functional electrical stimulation. Finally, the identification of a three-dimensional RC network, which can be used as circuit models for the dielectric response of composite materials containing insulating and conducting particles, is presented / Doutor

Abstract not available

University of Macau / Faculty of Science and Technology / Department of Electrical and Computer Engineering