Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-09-01T16:18:22Z No. of bitstreams: 1 2016_ElderOroski.pdf: 2262722 bytes, checksum: 3c0d332397c2608f2c4bb935b2acfb5d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-17T17:00:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ElderOroski.pdf: 2262722 bytes, checksum: 3c0d332397c2608f2c4bb935b2acfb5d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T17:00:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ElderOroski.pdf: 2262722 bytes, checksum: 3c0d332397c2608f2c4bb935b2acfb5d (MD5) / Identificar um sistema não linear pode constituir uma tarefa complexa. Para tratar tal complexidade uma série de modelos e métodos de identificação de sistemas foram desenvolvidos ao longo das últimas décadas. Neste cenário, dois dos modelos não lineares mais promissores são as chamadas séries de Volterra e os modelos NARX que, embora sejam implementações computacionalmente exigentes, apresentam boa precisão e representatividade do sistema a ser modelado. Tais modelos podem ter seu custo de implementação computacional reduzido pelo uso de funções ortonormais. Assim, nesta tese, tem-se por objetivo identificar um conjunto de sistemas não lineares a partir de modelos NARX, simplificados através do uso de funções ortonormais, conhecidos como modelos NARX-OBF. Para tanto, são expostos métodos de otimização determinísticos e heurísticos, com foco na determinação dos parâmetros de modelo. Foram criados métodos de otimização heurística, como o inédito Algoritmo do Princípio Antrópico, que são utilizados na determinação da estrutura do modelo bem como de seus parâmetros. São apresentados ainda exemplos de identificação de sistemas não lineares reais, dois levitadores magnéticos, baseados nestas propostas. A partir da comparação entre os modelos citados, foi constatado que o modelo NARX-OBF apresentou menor MSE que o modelo Volterra-OBF, para modelos com o mesmo número de termos, superando também os modelos clássicos de identificação de sistemas neste quesito. Como perspectivas futuras para este trabalho, tem-se a possibilidade de utilização de Programação Genética na determinação da estrutura do modelo e a exploração de diferentes funções ortonormais. / Identifying a nonlinear system generally is a complex task. In order to manage this complexity many system identification methods were developed over the past decades. Among them, two of the most promising models are the Volterra series and the NARX series. Their implementation normally are computationally costly, but they have good accuracy and representativeness. These kind of models have their indentification cost reduced by using orthonormal functions. Thus, this thesis has the objective of identifying a class of nonlinear systems, with Volterra and NARX models, simplified by orthonormal functions. In order to achieve this goal, some optimization methods are presented, deterministic and heuristic, focusing on model parameter determination. Heuristic optimization methods were created, as the novel Antropic Principle Algorithm, which are used in determining the model structure and their parameters. Examples of real nonlinear system identification is presented, as two magnetic levitators, based on these proposals. From the comparison of the above models, it was found that the NARX-OBF model showed lower MSE than the Volterra-OBF model, to models with the same number of terms. As future work, is possible using Genetic Programming in the model structure determinination and to expore different kind of orthonormal functions.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pos-Graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2012-10-17T01:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:15:51Z : No. of bitstreams: 1 148064.pdf: 3071414 bytes, checksum: a2abc137ef230439c72644148eda6370 (MD5) / Identificação de sistemas é um processo iterativo, que facilita obter novo conhecimento sobre a natureza do sistema observado a cada nova iteraçao. A identificação de sistemas está vinculada à invenção e avaliação de teorias científicas. O propósito deste trabalho é explorar métodos alternativos para o processo da identificação de sistemas. O modelo proposto é um modelo baseado em regras, que representa as relações entre os agentes do sistema. A incerteza associada aos sistemas é incorporada no modelo via teoria dos conjuntos difusos. A técnica de busca utilizada para descobrir as regras e escolher as funções de pertinência dos conjuntos difusos que otimizam a resposta do modelo, são os algoritmos genéticos. A natureza robusta e os mecanismos simples dos algoritmos genéticos fazem deles uma ferramenta adequada para este propósito. Os algoritmos genéticos são uma técnica baseada nos princípios evolutivos de Darwin. No entanto, biologicamente sempre foi discutido de que forma as adaptações adquiridas por aprendizado durante o tempo de vida de um indivíduo são passadas para seus descendentes. Neste trabalho consideramos estas teorias biológicas e propomos um modelo onde evolução e aprendizado interagem.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / Este trabalho aborda o problema da modelagem de sistemas de servo posicionamento hidráulico e analisa a questão do projeto e aplicação neste contexto de sistemas de controle não convencionais. Para tanto, uma bancada de testes apropiada é descrita com det

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-10-22Bitstream added on 2014-06-13T19:24:01Z : No. of bitstreams: 1 lotufo_fa_dr_guara.pdf: 770948 bytes, checksum: 85cf3f28deae1f6244636a7884900791 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta uma metodologia para desenvolvimento de sensores virtuais capazes de inferir variáveis de processos altamente não lineares e variantes no tempo. A metodologia proposta emprega modelagem nebulosa de sistemas dinâmicos complexos, em que a parte antecedente das regras emprega a técnica de agrupamento (clusterização) de Gustafson-Kessel (product space clustering), e os parâmetros da parte conseqüente das regras são estimados utilizando-se o algoritmo dos mínimos quadrados recursivos, com fator de esquecimento variável. O algoritmo proposto foi avaliado por meio de um modelo virtual implementado em ambiente Matlab®/Simulink® para o processo de neutralização de pH, amplamente utilizado pela literatura técnico-científica para investigação de algoritmos de identificação, controle de processos e simulação de sistemas não lineares e variantes no tempo. O algoritmo de identificação nebulosa proposto e implementado neste trabalho, utilizado como sensor virtual de pH, forneceu resultados muito coerentes, quando comparado com outras técnica de modelagem da literatura, no tocante ao tempo de resposta, erro de predição, capacidade de adaptação e número de amostras necessárias à fase de treinamento / The design of a virtual sensor involves the choice of variables to be measured and the choice of a method for obtaining the model. This paper presents a methodology for developing virtual sensors capable of inferring process variables highly nonlinear and time varying. The proposed methodology employs fuzzy modeling of complex dynamic systems in which the antecedent part of rules employs the technique of clustering Gustafson-Kessel (product space clustering), and the parameters of consequent part of rules are estimated using the algorithm of the minimum recursive squares with variable forgetting factor. The algorithm was evaluated through a virtual model implemented in Matlab®/Simulink® for the pH neutralization process, widely used by scientific and technical literature to investigate the identification algorithms, process control and simulation of nonlinear systems and variants in time. The fuzzy identification algorithm proposed and implemented in this work, used as a virtual sensor of pH, provided very interesting results when compared with other modeling technique of the literature regarding the response time, error prediction, adaptive capacity and number of samples necessary for the training phase

As aeronaves do tipo multirrotor vêm sendo utilizadas como plataforma padrão para o estudo da motricidade e percepção espacial. A capacidade de decolagem e aterrissagem de modo vertical, bem como sua navegação horizontal são desafios de investigação na área de controle. Isto demanda a obtenção do modelo matemático do conjunto de propulsão eletromecânico. Assim, surge a necessidade de compreender e modelar matematicamente a dinâmica deste sistema de forma a otimizar, posteriormente, o seu controle. Portanto, o objetivo deste trabalho é obter o modelo matemático do sistema de propulsão eletromecânico, usando para tal a teoria de identificação de sistemas. A metodologia utilizada consiste na compreensão do sistema de propulsão e construção da plataforma de testes para a coleta de dados. Seguida da aplicação de testes de estacionariedade para a análise dos dados, e cálculo das funções de autocorrelação e autocorrelação parcial para determinação da estrutura e ordem do modelo. Posteriormente, os parâmetros são estimados pelo método de mínimos quadrado estendido. Por fim, pela comparação da simulação do modelo com os dados da plataforma e a análise residual, o modelo é validado. Diante disso, conclui-se que o modelo proposto é capaz de descrever as características do sistema de propulsão eletromecânico e poderá contribuir para novas técnicas de controle. / 111 f.

Orientadores : Lucia Valeria Ramos de Arruda, Wagner Caradori do Amaral / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T23:12:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fardin_JussaraFarias_D.pdf: 1412917 bytes, checksum: d3d10202775c0bec8efd81c57d315237 (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado

This work represents the research project to obtain the degree of Master of Sciences in Electrical Engineering, specializing in Systems Engineering, at the Escola Politécnica of the Universidade de São Paulo, in São Paulo, Brazil. The main objective of the project is to design the mirror nanopositioning controller of the state-of-the-art Fabry-Pérot interferometer to be installed in the Brazilian Tunable Filter Imager (BTFI) on the Southern Astrophysical Research (SOAR) telescope in Chile. A three-input-three-output multivariable prototype of the Fabry-Pérot system is comprised of three high-range Amplified Piezoelectric Actuators (APA) of 360 m stroke and three 400 m range capacitive measurement systems. A characterization of the instrumentation of the system, which consists of capacitive sensors and capacitance-to-voltage converters, piezoelectric actuators, power drivers of the piezoelectric actuators and data acquisition system was done as part of the identification and study of the system. With the characterization of the system, a sixth-order complete system model was built on top of a second-order piezoelectric actuator parametric model, required for the design of the controllers. Subsequently, the scientific specifications were translated to a control problem and the design of a robust controller was made following the Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery (LQG/LTR) method. Also a Proportional-Integral controller tuned using a genetic algorithm was designed to be used as benchmark. Finally the built controllers were validated in the real system. Results show that both controllers achieve the performance requirements of following reference signals and having null steady-state error. However, the robust controller is by far the best suited for the Fabry- Pérot instrument in terms of performance and stability because of its higher bandwidth and robustness to modeling errors. / Este trabalho apresenta o projeto de pesquisa para obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica, área de concentração de engenharia de sistemas, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O objetivo principal deste projeto foi desenvolver um controlador de nanoposicionamento para o interferômetro de Fabry-Pérot que será instalado no instrumento BTFI (Brazilian Tunable Filter Imager), no telescópio SOAR (Southern Astrophysical Research Telescope), no Chile. O interferômetro de Fabry-Pérot é um sistema multivariável de três entradas e três saídas composto por três atuadores piezoelétricos de 370 m de deslocamento, e três sistemas capacitivos de medida de distância de 400 m de faixa de medição. A caracterização da instrumentação do sistema, que consiste em sensores capacitivos, conversores de capacitância para tensão, atuadores piezoelétricos, drivers de potência para os atuadores piezoelétricos e sistemas de aquisição de dados, fez parte do estudo e da identificação do sistema. Após a caracterização da instrumentação, foi desenvolvido um modelo físico de sexta ordem para o sistema completo, partindo do modelo de segunda ordem dos atuadores piezoelétricos. Este modelo é necessário para o projeto dos controladores. Subsequentemente, as especificações científicas foram traduzidas em um problema de controle e o projeto do controlador robusto foi feito seguindo a técnica LQG/LTR (Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery). Um controlador Proporcional-Integral (PI) também foi desenvolvido e sintonizado usando um algoritmo genético, para funcionar como ponto de comparação. Finalmente, os controladores desenvolvidos foram validados no sistema real. Com os resultados concluiu-se que ambos controladores atingiram as especificações de desempenho no que diz respeito a seguir sinais de referência com erro nulo no estado estacionário. Pôde-se concluir ainda que o controlador robusto mostrou-se mais adaptado ao instrumento Fabry- Pérot em termos de desempenho e estabilidade, pois, comparado ao PI, é um controlador com maior largura de banda e robustez aos erros de modelamento.

O presente texto tem por objetivo avaliar diferentes aplicações do algoritmo PLS-PH (Partial Least Squares Prediction Horizon), desenvolvido por (LAURI et al., 2010) para a identificação de sistemas, com o objetivo de desenvolvimento de controladores MPC. Desta maneira, é avaliada a capacidade do algoritmo gerar modelos lineares para realizar predições múltiplos passos à frente, para sistemas SISO e MIMO, com dados coletados em malha fechada. É também avaliada a capacidade do algoritmo de identificar modelos não-lineares baseados na estrutura NARX polinomial. / The objective of this work consists in evaluating different applications of the PLS-PH (Partial Least Squares Prediction Horizon) algorithm, developed by (LAURI et al., 2010), in order to identify models for MPC controllers. The algorithms capacity of producing linear models capable of performing multiple steps-ahead prediction for both SISO and MIMO systems, with data collected in closed-loop. The algorithms capability of identifying non-linear models with the NARX polynomial structure is also evaluated.

Orientador: Euripedes Guilherme O. Nobrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T02:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_RenatoLuiz_M.pdf: 4990812 bytes, checksum: 87d647902a37b6e9837eb832c5c4a752 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O objetivo deste trabalho é descrever o projeto de linearização por realimentação de manipuladores fazendo uso de redes neurais em uma configuração baseada em técnicas de controle adaptativo. O comportamento do robô projetado será estudado através de um sistema com junta flexível. O manipulador adotado é composto de três GDLs (graus de liberdade), sendo dois GDLs em corpos rígidos com um movimento de rotação e outro de translação, e uma junta flexível representada por uma correia dentada entre os dois eixos rotativos, introduzindo assim o terceiro GDL. Apresenta-se inicialmente o método de linearização dinâmica por realimentação (em inglês: feedback linearization). O enfoque proposto é a utilização de um mapeamento por redes neurais artificiais de múltiplas camadas para substituir os blocos de linearização e da planta. Este estudo abrange a possibilidade de se trabalhar com parâmetros desconhecidos, fazendo deste, um método que se adapta ao sistema / Abstract: The goal of this work is to present a plan of manipulators feedback linearization using neural networks based on adaptive control techniques. The behavior of designed robot will be studied through a system with flexible joint. This manipulator is composed by three DOF (degrees of freedom), with two DOF in rigid segments of rotation motion and translation motion, and one flexible joint moved for a "toothed belt" or "timing belt" between two rotary shaft, forming the third DOF. Initially it will be presented the dynamic feedback linearization method. Then artificial neural networks of multiple layers will be used in order to replace the blocks of linearization and planto This analysis inc1ude the possibility to work with unknown parameters, that can be considered as an adaptive method to the system / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcos Silveira / Coorientador: Mauricio Becerra Vargas / Banca: Douglas Domingues Bueno / Banca: Fabricio Cesar Lobato de Almeida / Resumo: Robôs paralelos ou robôs de cadeia cinemática fechada vêm ganhando destaque no cenário industrial e acadêmico, principalmente diante da necessidade de robôs com altas acelerações e velocidades, alta relação capacidade de carga/peso e alta rigidez e precisão, motivo pelo qual são usados em simuladores de voo e robôs pick-and-place. Muitos trabalhos foram publicados tratando sobre o controle de posição de robôs paralelos, porém muitos mantiveram-se restritos ao estudo teórico, sem considerar algumas limitações na aplicação prática. Neste contexto, esta dissertação apresenta o projeto e a implementação prática de um controlador PD (Proporcional-Derivativo) independente para cada junta de um robô paralelo de seis graus de liberdade do tipo 6-UPUR (universal-prismáticauniversal- rotational) acionado por atuadores lineares eletromecânicos. Inicialmente foi realizada a calibração e o acondicionamento do sinal dos sensores de realimentação, do driver e dos atuadores eletromecânicos. Posteriormente, modelos matemáticos do comportamento dinâmico dos atuadores lineares foram identificados e, finalmente, considerando critérios de desempenho específicos para simuladores de voo, foram projetados os controladores para cada atuador. O desempenho de cada controlador foi avaliado por meio de sinais de entrada em degrau, rampa e parábola em coordenadas cartesianas e, por meio da cinemática inversa, foram calculadas as entradas desejadas para cada atuador. O desempenho do robô na frequência foi ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Parallel robots or closed kinematic chain robots has gained more attention from both in industry and in academic research, especially in view of the need for robot whith high velocities and accelerations, high payload-weight ratio, high stiffness and accuracy. That is why they are used in flight simulators and robots pick-and-place. Many studies have been published addressing the problem of motion control of parallel robots, but many are limited to the theoretical study, without considering some limitations in practical application. In this context, this dissertation presents the design and practical imple- mentation of independent-joint PD (Proportional-Derivative) controller for a 6-UPRU (universal-prismatic-universal-rotational) degree-of-freedom parallel manipulator driven by electromechanical linear actuators. First, the feedback sensors, drive and electrome- chanical actuators are calibrated, and their signals are processed. Later, mathematical models of the dynamical behaviour of the linear actuators are identified. Then, conside- ring specific performance criteria for flight simulators, the controller for each actuator is designed. The performance of each controller was evaluated for step, ramp and parabolic inputs in cartesian coordinates, then the cartesian trajectory is converted to desired actu- ator trajectory by using inverse kinematics. The perfomance of the robot was evaluated in frequency domain using sinousoidal inputs in cartesian coordinates, describing fu... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre