Este trabalho apresenta uma estratégia de controle coordenado para potência reativa e tensão terminal de um grupo moto gerador (GMG) para uso em um sistema de geração distribuída (GD). A partir da construção de uma superfície fuzzy, baseada no comportamento do erro e da derivada do erro de uma malha de controle, foi realizada a sintonia de controladores fuzzy PD+I para potências ativa e reativa e tensão terminal. O controlador coordenado fuzzy PD+I ajusta automaticamente a tensão nos terminais da máquina e a potência reativa fornecidas à rede de distribuição. A estratégia coordenada é dada através de um parâmetro que regula a malha de potência reativa a partir do erro de tensão terminal, priorizando o ajuste da tensão e ponderando a malha de controle de potência reativa. Para avaliar o desempenho do sistema de controle, a GD é conectada a uma rede de distribuição e submetida a eventos como entrada e saída de cargas locais. O conjunto de cargas locais é composto por um motor de indução, uma carga RLC e um retificador trifásico não controlado. Sete cenários foram simulados para avaliar a estratégia de controle em diferentes regimes de operação do GMG. Resultados para tensão terminal, fator de potência e fluxo de potências entre o sistema, as cargas e a rede, ilustram a eficiência da estratégia de controle apresentada. A estratégia de controle coordenado para potência reativa e tensão terminal se mostrou capaz de melhorar os índices de fator de potência controlando o fluxo de potência do barramento em que a GD estava conectada, sem prejudicar a tensão terminal do gerador, mantendo a GD em limites seguros de operação. / This work presents a coordinated control strategy to terminal voltage and reactive power for a diesel generation set used as a distributed gerenation system (DG). From desired control actions, a fuzzy surface was designed for fuzzy PD+I controllers. Fuzzy PD+I controllers automatically adjust the terminal voltage and the reactive power delivered to the grid. The coordinated control strategy weighs the control action for the reactive power through a variable parameter, prioritizing the terminal voltage adjustment. To illustrate the system control performance, the DG is connected to a grid dynamic model and the system is subjected to connection and disconnection of loads at the local bus. The local loads set was composed of an induction machine, a RLC load and an uncontrolled three-phase rectifier. Seven scenarios were simulated to evaluate the control strategy in different DG regime of operation. Results for terminal voltage, power factor and reactive power among the DG, the local loads and the grid, illustrates the control strategy efficiency improved the power factor by regulating the reactive power injected at the bus, maintaining the DG terminal voltage in safe operation limits.

[pt] Esta dissertação apresenta o projeto e desenvolvimento de um sistema para detecção e desvio de obstáculos para veículos aéreos não tripulados (VANTs), implementado por um controlador neuro-fuzzy. Neste contexto, este trabalho apresenta uma revisão teórica sobre veículos aéreos não tripuláveis, legislação brasileira aplicável, métodos de detecção de obstáculos, lógica nebulosa e redes neurais. O controlador desenvolvido foi implementado de forma a imitar as ações realizadas por um operador humano, visando desviar de obstáculos encontrados no caminho de navegação do VANT. Regras de inferência são estabelecidas baseadas na consultoria de especialistas da área e os pesos ajustados pela rede neural. O processo de tomada de decisão ocorre levando em consideração as informações coletadas por um Lidar multicanal e sensores ultrassônicos embarcados no VANT. Por sua vez, o algoritmo desenvolvido foi incorporado em um controlador de vôo comercial. O sistema completo do quadricóptero é detalhado, destacando as principais características de todos os sensores e do controlador de vôo. Os resultados das simulações computacionais e testes experimentais são apresentados, discutidos e comparados, a fim de avaliar o desempenho do sistema desenvolvido. / [en] This dissertation presents the design and development of an obstacle detection and avoidance system for unmanned aerial vehicles, implemented by a neuro-fuzzy controller. In this context, this work presents a theoretical review of unmanned aerial vehicles, the applicable Brazilian legislation, obstacle detection methods, fuzzy logic and neural networks. The developed controller was implemented in order to mimic the actions taken by a human operator, aiming at avoiding obstacles found in the navigation path of the UAV. Inference rules were established based on consultation with specialists in the field and the weights adjusted by neural networks. The decisionmaking process takes into account information collected by a multichannel Lidar and ultrasonic sensors embedded in the UAV. In turn, the developed algorithm was embedded in a commercial flight controller. The complete quadricopter system is detailed, highlighting the key features of all sensors and the flight controller. The results of computational simulations and experimental tests are presented, discussed and compared, in order to evaluate the performance of the developed system.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / With the globalization and the competitiveness in all the levels of the industrial sector, the final product quality search became higher. On the other hand, energy saving became another important factor in modern industry. The consumption of electric energy in the industrial sector represents 45.5% of the total consumption of the country. The motor force represents most of this consumption, arriving to be superior of 80% in the textile, paper and cellulose sectors. This work presents two strategies of control, auto-adjustable PID and fuzzy controller, the objectives are a better final product quality and the energy saving. Ventilation and compression industrials process are used in this work. An analysis of limit cyclesâ presence through the descriptive function of the fuzzy controller is carried through, providing a previously validation of fuzzy controllerâs parameters by simulations, saving time in the adjust phase. Set-point changes are easily made and on-line, still the process is running, in the two considered controllers. Comparisons of energy consumption are made between the conventional strategies and the two strategies considered in this work. / Com a globalizaÃÃo e a competitividade em todos os nÃveis do setor industrial, a qualidade do produto final se tornou de importÃncia crescente. Por outro lado, a conservaÃÃo de energia no setor industrial se tornou outro fator importante na indÃstria moderna. O consumo de energia elÃtrica do setor industrial representa 45,5% do consumo total do paÃs. A forÃa motriz representa a maior parte deste consumo, chegando a ser superior a 80% nos setores tÃxtil, de papel e celulose. Este trabalho apresenta duas estratÃgias de controle, PID auto-ajustÃvel e controlador nebuloso, e tÃm como objetivos tanto a qualidade do produto final quanto a eficiÃncia energÃtica. SÃo utilizados processos de ventilaÃÃo e de compressÃo em escala industriais. Uma anÃlise da presenÃa dos ciclos limites atravÃs da funÃÃo descritiva do controlador nebuloso à realizada, de forma que os parÃmetros do controlador nebuloso podem ser previamente validados atravÃs de simulaÃÃes, poupando tempo na fase de ajuste dos parÃmentros do controlador. MudanÃas de set-point sÃo facilmente realizadas de forma online e sem que o funcionamento do processo seja descontinuado, nos dois controladores propostos. ComparaÃÃes quanto ao consumo de energia sÃo realizadas usando as estratÃgias de controle convencionais e as proposta neste trabalho.

O presente trabalho visa o desenvolvimento de um sistema de carga e descarga de baterias de chumbo-ácido para sistemas de geração distribuída acoplada a um conjunto de painéis fotovoltaicos e conectada à rede elétrica. O conjunto de painéis opera de forma a maximizar a energia gerada através de um algoritmo MPPT (Maximum Power Point Tracking) e a rede elétrica opera como rota para o excedente produzido pelos painéis. Para que a bateria possa ser carregada e descarregada com eficiência evitando sobrecargas e descarregamentos profundos, uma metodologia de estimação do estado de carga da bateria é implementada visando um controle mais eficiente (maximizando a vida útil da bateria) e um melhor aproveitamento da energia armazenada. Para o gerenciamento da carga e descarga do banco de baterias é utilizada uma topologia bidirecional (Boost-Buck) com controlador fuzzy P+I para estabilização de corrente ou tensão. Em relação à técnica de controle para o sistema PV, um controlador PI clássico é utilizado para regular a tensão terminal e ponto de máxima potência que é definido por um algoritmo de perturbação e observação (P&O). Para validar os controladores e os modelos teóricos desenvolvidos é construído um protótipo do sistema. São analisados, também, o comportamento do sistema de carga das baterias e painel fotovoltaico sob condições extremas como queda abrupta de irradiação solar, desconexão inesperada dos painéis e mudanças no ponto ótimo de funcionamento dos mesmos. / The present work aims to develop a system of charging and discharging lead-acid batteries for distributed generation connected to a set of photovoltaic panels, and used in grid connected applications. The set of panels operates to maximize the energy produced by means of an MPPT (Maximum Power Point Tracking) algorithm and the power grid absorbs the extra power produced by the panels. For charging and discharging the battery pack and to prevent overload and deep discharge, a methodology for estimating the state of charge is implemented in order to obtain an efficient control technique (maximizing battery life), and more efficient use of the stored energy. To manage the charging and discharging of the battery bank a bidirectional topology (Boost-Buck) with fuzzy P+I controller for stabilization of current or voltage is used. To regards the PV control technique, a classical PI controller is employed to regulate the PV terminal voltage, and the maximum power point is determined by a perturb and observe (P&O) algorithm. To validate the controllers and the theoretical models developed is built a prototype system, and analyzed the behavior of the batteries charger and photovoltaic panel under extreme environmental conditions such as abrupt decrease of solar irradiation, unexpected panels disconnection and changes of the maximum power point of the panels.

With the widespread use of the Internet, the popularity of web applications has significantly increased. Such applications are subject to unpredictable workload conditions that vary from time to time. For example, an e-commerce website may face higher workloads than normal during festivals or promotional schemes. Such applications are critical and performance related issues, or service disruption can result in financial losses. Cloud computing with its attractive feature of dynamic resource provisioning (elasticity) is a perfect match to host such applications. The rapid growth in the usage of cloud computing model, as well as the rise in complexity of the web applications poses new challenges regarding the effective monitoring and management of the underlying cloud computational resources. This thesis investigates the state-of-the-art elastic methods including the models and techniques for the dynamic management and provisioning of cloud resources from a service provider perspective. An elastic controller is responsible to determine the optimal number of cloud resources, required at a particular time to achieve the desired performance demands. Researchers and practitioners have proposed many elastic controllers using versatile techniques ranging from simple if-then-else based rules to sophisticated optimisation, control theory and machine learning based methods. However, despite an extensive range of existing elasticity research, the aim of implementing an efficient scaling technique that satisfies the actual demands is still a challenge to achieve. There exist many issues that have not received much attention from a holistic point of view. Some of these issues include: 1) the lack of adaptability and static scaling behaviour whilst considering completely fixed approaches; 2) the burden of additional computational overhead, the inability to cope with the sudden changes in the workload behaviour and the preference of adaptability over reliability at runtime whilst considering the fully dynamic approaches; and 3) the lack of considering uncertainty aspects while designing auto-scaling solutions. This thesis seeks solutions to address these issues altogether using an integrated approach. Moreover, this thesis aims at the provision of qualitative elasticity rules. This thesis proposes a novel biologically-inspired switched feedback control methodology to address the horizontal elasticity problem. The switched methodology utilises multiple controllers simultaneously, whereas the selection of a suitable controller is realised using an intelligent switching mechanism. Each controller itself depicts a different elasticity policy that can be designed using the principles of fixed gain feedback controller approach. The switching mechanism is implemented using a fuzzy system that determines a suitable controller/- policy at runtime based on the current behaviour of the system. Furthermore, to improve the possibility of bumpless transitions and to avoid the oscillatory behaviour, which is a problem commonly associated with switching based control methodologies, this thesis proposes an alternative soft switching approach. This soft switching approach incorporates a biologically-inspired Basal Ganglia based computational model of action selection. In addition, this thesis formulates the problem of designing the membership functions of the switching mechanism as a multi-objective optimisation problem. The key purpose behind this formulation is to obtain the near optimal (or to fine tune) parameter settings for the membership functions of the fuzzy control system in the absence of domain experts’ knowledge. This problem is addressed by using two different techniques including the commonly used Genetic Algorithm and an alternative less known economic approach called the Taguchi method. Lastly, we identify seven different kinds of real workload patterns, each of which reflects a different set of applications. Six real and one synthetic HTTP traces, one for each pattern, are further identified and utilised to evaluate the performance of the proposed methods against the state-of-the-art approaches.

Este trabalho apresenta uma estratégia de controle coordenado para potência reativa e tensão terminal de um grupo moto gerador (GMG) para uso em um sistema de geração distribuída (GD). A partir da construção de uma superfície fuzzy, baseada no comportamento do erro e da derivada do erro de uma malha de controle, foi realizada a sintonia de controladores fuzzy PD+I para potências ativa e reativa e tensão terminal. O controlador coordenado fuzzy PD+I ajusta automaticamente a tensão nos terminais da máquina e a potência reativa fornecidas à rede de distribuição. A estratégia coordenada é dada através de um parâmetro que regula a malha de potência reativa a partir do erro de tensão terminal, priorizando o ajuste da tensão e ponderando a malha de controle de potência reativa. Para avaliar o desempenho do sistema de controle, a GD é conectada a uma rede de distribuição e submetida a eventos como entrada e saída de cargas locais. O conjunto de cargas locais é composto por um motor de indução, uma carga RLC e um retificador trifásico não controlado. Sete cenários foram simulados para avaliar a estratégia de controle em diferentes regimes de operação do GMG. Resultados para tensão terminal, fator de potência e fluxo de potências entre o sistema, as cargas e a rede, ilustram a eficiência da estratégia de controle apresentada. A estratégia de controle coordenado para potência reativa e tensão terminal se mostrou capaz de melhorar os índices de fator de potência controlando o fluxo de potência do barramento em que a GD estava conectada, sem prejudicar a tensão terminal do gerador, mantendo a GD em limites seguros de operação. / This work presents a coordinated control strategy to terminal voltage and reactive power for a diesel generation set used as a distributed gerenation system (DG). From desired control actions, a fuzzy surface was designed for fuzzy PD+I controllers. Fuzzy PD+I controllers automatically adjust the terminal voltage and the reactive power delivered to the grid. The coordinated control strategy weighs the control action for the reactive power through a variable parameter, prioritizing the terminal voltage adjustment. To illustrate the system control performance, the DG is connected to a grid dynamic model and the system is subjected to connection and disconnection of loads at the local bus. The local loads set was composed of an induction machine, a RLC load and an uncontrolled three-phase rectifier. Seven scenarios were simulated to evaluate the control strategy in different DG regime of operation. Results for terminal voltage, power factor and reactive power among the DG, the local loads and the grid, illustrates the control strategy efficiency improved the power factor by regulating the reactive power injected at the bus, maintaining the DG terminal voltage in safe operation limits.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eric Nery Chaves.pdf: 1402393 bytes, checksum: eb28c97ecabfcf07a31c7bf35ab01e85 (MD5) Previous issue date: 2010-06-17 / This work presents the application of control techniques to drive single-phase induction motors with the aim of improving the performance of cooling systems. The control system is based on Fuzzy Logic and is applied to a three-phase PWM inverter adapted to drive singlephase motors with volts per hertz technique. The main feature of the work is to control the temperature of the cooling system driven by a hermetic compressor using variable speed. A commercial milk cooling system is used to obtain the results. / O presente trabalho demonstra os efeitos da aplicação de técnicas de controle em acionamento de motores de indução monofásicos, visando à melhoria do desempenho e eficiência energética, no local onde esses motores são aplicados. O trabalho em questão trata de um sistema que engloba um controlador de temperatura baseado em Lógica Fuzzy ou Nebulosa e um conversor de frequência trifásico, chaveado no modo PWM (modulação por largura de pulsos na sigla em inglês) senoidal, com controle escalar do tipo V/f (tensão proporcional à frequência) e adaptado para utilização em motores de indução monofásicos. O objetivo geral deste trabalho é o projeto e implementação de um sistema de controle de temperatura Fuzzy, com acionamento do compressor hermético em regime de velocidade variável. Também chamado de VCC (compressor de capacidade variável na sigla em inglês) - pois a capacidade é diretamente proporcional à velocidade - a estratégia de controle, a partir do acionamento do motor monofásico em regime de velocidade variável, será aplicada a um sistema de refrigeração que simula um tanque de resfriamento de leite e atenderá às Instruções Normativas nº 51 e nº 53, do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.

Detta arbete har undersökt möjligheten att via styrsystemet för en avloppspump-station optimera energiförbrukningen av pumpar och med styrfunktioner förenkla driftunderhållet av stationen.För att undersöka energiförbrukningen har en teoretisk modell av en pumpstation gjorts där energitester för tre olika reglermetoder simulerats. Två av metoderna var start/stopp-styrning och en P-regulator som vanligen används i pumpstationer. Den tredje metoden var en Fuzzy-regulator som med hänsyn till nivån och nivåför-ändring reglerar varvtalet på pumpen.Resultatet från energitesterna visade att start/stopp-styrning förbrukade mest energi och att Fuzzy-regulatorn påvisade bäst egenskaper för att optimera energi-förbrukningen. Fuzzy-regulatorns energiförbrukning var mindre vid merparten av testerna jämfört med P-regulatorn. Fuzzy-regulatorn påvisade bäst egenskaper då inflödet var lågt relativt pumpens kapacitet och då bottenarean på sumpen var mindre.Vid undersökning av nya styrfunktioner har intervjuer av driftchefer utförts för att få en bild av problematiken som kan uppstå i en pumpstation. De styrfunktioner som utvecklats hade syftet att minska antalet förstoppade pumpar då detta var största problematiken. / This paper has investigated the possibility of optimizing the power consumption of pumps through the control system for a wastewater pumping stations. Further-more, the possibilities of developing new control functions has been investigated, with the purpose to simplify the operation maintenance of the station. To investigate energy consumption, a theoretical model of a pumping station has been made where energy tests for three different control methods have been per-formed. Two of the methods studied were on/off control and a P controller which are commonly used in pump stations. The third method was a Fuzzy controller which, with regard to the level and level change, regulates the speed of the pump.The results from the energy tests showed that on/off control consumed most en-ergy and the Fuzzy controller demonstrated best features to optimize energy con-sumption. The Fuzzy controller’s energy consumption was less in most of the tests compared with the P controller. The Fuzzy controller showed the best properties when the inflow was low relative to the pump’s capacity and the bottom area of the sump was smaller.When investigating new control functions, interviews with management executives has been made to get a picture of the problems that may occur in a pump station. The control functions developed had the purpose of reducing the number of clogged pumps as this was the biggest problem.

Разработана математическая модель управления с помощью пакета Simulink Matlab, проведена идентификация и оптимизация многоконтурной модели стабилизации температуры газа, разработаны два типа регуляторов: процорциально-интегрально-дифференциальный и нечеткий лингвистический по алгоритму Мамдани. / A mathematical control model has been developed using the Simulink Matlab package, identification and optimization of a multi-contour model of gas temperature stabilization has been carried out, two types of regulators have been developed: a percortial-integral-differential and fuzzy linguistic according to the Mamdani algorithm.

Orientador: Carlos Roberto Minussi / Resumo: Nesta pesquisa apresentam-se os principais conceitos gerais de estabilidade elétrica, assim como suas divisões e classificações, onde são desenvolvidas as condições de operação de um sistema elétrico de potência, que são relevantes nos estudos de estabilidade angular do rotor, tensão e frequência. Para os estudos de estabilidade da frequência e de tensão é preciso conhecer os equipamentos como os reguladores de tensão e frequência, em consequência é apresentada a modelagem matemática de vários componentes dinâmicos como o sistema de excitação, estabilizador do sistema de potência (PSS), sistema de regulação de velocidade, sistema de regulação de tensão (AVR), máquina síncrona, turbina a vapor e turbina hidráulica. É necessário a modelagem de eles para projetar seus respectivos controladores. Nesta pesquisa também se faz a introdução ao controlador Fuzzy e controlador PID convencional assim como os métodos de sintonia, depois projetamos um controlador que combine os dois controladores e tenha mais vantagens como o controlador híbrido PID-Fuzzy. Depois de desenvolver a modelagem do regulador de tensão e frequência, fazemos o projeto do controlador PID-Fuzzy, previamente projetado o controle PID. As simulações dos sistemas de regulação de tensão e frequência sem controlador, com controlador PID e com controlador PID-Fuzzy foram realizadas aplicando a ferramenta computacional de Matlab-Simulink no domínio do tempo contínuo e as respostas foram investigadas e discutidas. / Abstract: This research presents the main general concepts of electrical stability, as well as their divisions and classifications, where the operating conditions of an electrical power system are developed, which are relevant in the studies of angular stability of the rotor, voltage and frequency. For frequency and voltage stability studies it is necessary to know equipment such as voltage and frequency regulators, consequently the mathematical modeling of several components is presented as dynamic as the excitation system, power system stabilizer (PSS) , speed regulation system, voltage regulation system (AVR), synchronous machine, steam turbine and hydraulic turbine. We need the modeling of them to design their respective controllers. In this investigation we also do the introduction to the Fuzzy controller and conventional PID controller as well as the tuning methods then we designed a controller that combines the two controllers and has more advantages as the hybrid PID-Fuzzy controller. After developing the modeling of the voltage and frequency regulator, we design the PID-Fuzzy controller, previously designed the PID control. The simulations of the voltage and frequency regulation systems without controller, with PID controller and with PID-Fuzzy controller were performed applying the Matlab-Simulink computational tool in the continuous time domain and the answers were investigated and discussed. / Mestre