Made available in DSpace on 2016-12-12T20:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo - Eduardo Cavalca.pdf: 79555 bytes, checksum: 90f9b6daaa60256b513924a9a0d2ecdd (MD5) Previous issue date: 2013-07-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Model-based predictive control (MPC) approaches has been studied in a wide range of areas, as petrochemical and aerospace, mainly due to its capability of easily deal with physical and operational constraints. Moreover, such approaches can be extended for the application in control loops with nonlinear and time-variant systems. At this context, the objective of this work is to study some MPC techniques in order to evaluate their applicability to control a three-phase induction motor. More specifically, it was analyzed a Dynamic Matrix Control (DMC) approach, as well as two MPC techniques that uses state space modeling. The control algorithms in question and the nonlinear mathematical model of the motor in study were programmed using the free computing environment Scilab-Xcos®. The models of the threephase motor used in the MPC were obtained by a system identification method (based on the step response of the classical non-linear motor model) and by a phenomenological three-phase modeling approach. Multiple simulations have been performed considering variations in load and speed reference. Besides, some discussions are made related to the influence of the control parameters and about the computational cost. Finally, the results showed that the use of MPC techniques in induction machines has great potential. / Abordagens de controle preditivo baseado em modelo (MPC, do inglês model-based predictive control) têm sido estudadas em diversas áreas, como petroquímica e aeroespacial, principalmente devido à capacidade que apresentam em tratar restrições físicas e operacionais de forma simples. Além disso, tais abordagens podem ser estendidas para aplicação em malhas de controle de sistema não lineares e variantes no tempo. Nesse contexto o objetivo desse trabalho é estudar algumas técnicas de MPC a fim de avaliar sua aplicabilidade no controle de um motor de indução trifásico. Mais especificamente, é analisada a técnica DMC (do inglês Dynamic Matrix Control) bem como duas técnicas de MPC que utilizam modelos no espaço de estados. Os algoritmos de controle em questão e o modelo matemático não linear do motor estudado foram programados utilizando o Scilab-Xcos®, um ambiente de processamento de código livre. Os modelos do motor de indução trifásico utilizados no MPC foram obtidos por meio de um método de identificação de sistemas (baseado na resposta ao degrau do modelo clássico não linear do motor) e por uma abordagem de modelagem fenomenológica trifásica. Múltiplas simulações foram realizadas, considerando variações de carga e referência de velocidade, sendo então apresentadas algumas discussões sobre a influência dos parâmetros de controle e custo computacional. Finalmente, os resultados obtidos demonstraram que a aplicação de técnicas MPC em máquinas de indução apresenta um grande potencial.

O estudo das não linearidades das séries temporais da microviga de um microscópio de força atômica tem sido essencial para o desenvolvimento e aperfeiçoamento deste equipamento de ampliação de imagens. Não linearidades podem aparecer com frequência nos experimentos, afetando significativamente a resposta prevista de forma que estas instabilidades se concretizam em imagens ruins. Esta tese apresenta resultados obtidos através de uma abordagem experimental e teórica. Buscou-se aperfeiçoar modelos clássicos de osciladores do microscópio de força atômica melhorando seu comportamento caótico através da observação dos resultados dos experimentos. A identificação de sistemas é feita pelo método de espaço de estados. Outra abordagem de séries temporais obtidas através de um microscópio de força atômica torna possível a reconstrução de espaço de estados, utilizando-se de técnicas como informação mútua, falsos vizinhos e defasagem de tempo. Analisa-se também o comportamento caótico das séries temporais usando o teste 0-1 e escala indexada em quatro experimentos que resultam em um mapa que relaciona a altura que a microviga vibra com o coeficiente do teste 0-1 e com a escala indexada. / The study of time series nonlinearities of the cantilever\'s atomic force microscope has been essential to the development and improvement of this image magnification equipment. Nonlinearities may appear frequently in the experiments, significantly affecting expected response in a way that these instabilities generate bad images. This thesis presents results obtained through an experimental and theoretical approach accordingly. We attempted to improve the classical models of oscillators atomic force microscope improving its chaotic behavior by observing the results of the experiments. The system identification is made by method space state. Another approach to time series obtained through an atomic force microscope makes it possible to reconstruct space phase, using techniques such as mutual information and false neighbors delay. It is analyzed chaotic behavior time series by using the 0-1 test and scale index in four experiments resulting in a map that relates the height of cantilever deflections with the 0-1 test coefficient and the indexed scale.

O presente trabalho apresenta a descrição de um modelo matemático completo em seis graus de liberdade para um Veículo Submersível Autônomo (VSA) sub-atuado. Desenvolveram-se métodos de identificação de sistemas para identificar o modelo não linear do veículo. A fim de evitar problemas de divergência na estimação de parâmetros hidrodinâmicos do modelo, usou-se o método de transformação paramétrica. Usou-se o filtro estendido de Kalman como estratégia para o processo de estimação de parâmetros quando ruídos de natureza gaussiana estavam presentes no modelo e nas medidas. Com o objetivo de estimar um maior número de parâmetros de uma só vez, empregou-se o método de máxima verossimilhança. Os experimentos mostraram que o filtro de Kalman responde bem à estimação de parâmetros específicos, porém, divergiu facilmente à estimação de múltiplos parâmetros. Uma alternativa que apresentou melhor desempenho foi o método de máxima verossimilhança. Testaram-se manobras circulares e de zig-zags para a obtenção de dados do veículo. Para os ensaios experimentais, utilizou-se o VSA sub-atuado do Laboratório de Veículos Não Tripulados (LVNT) do Departamento de Engenharia Mecatrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Validou-se o modelo identificado mediante o simulador do veículo. Numa segunda etapa, desenvolveram-se controladores H¥ capazes de controlar a dinâmica do VSA em seus seis graus de liberdade. Projetaram-se controladores SISO (uma entrada e uma saída) e MIMO (múltiplas entradas e múltiplas saídas) com o fim de avaliar o acoplamento dinâmico do sistema. Projetaram-se controladores centralizados robustos para garantir as condições de operação num ambiente marinho e em condições de laboratório próximas às de uma aplicação real. As leis de controle são baseadas na técnica de sensibilidade mista H¥ que garantem condições de robustez do sistema de controle, tanto no desempenho quanto na estabilidade. Uma estrutura de controle de dois graus de liberdade (2GL) produziu melhores propriedades de desempenho comparada com a estrutura do controlador de um grau de liberdade. Compararam-se as respostas dos controladores descentralizados SISO e os controladores centralizados. O controlador 2GL garantiu as especificações do projeto, inclusive aquelas definidas no domínio do tempo. Um controlador central pode controlar o veículo na realização de manobras complexas em três dimensões que emulem a inspeção ou monitoramento de sistemas offshores ou outras tarefas comuns na exploração submarinha. O trabalho apresenta também a integração dos algoritmos de controle com o sistema de tempo real embarcado, os sensores inerciais de navegação, os motores elétricos para os atuadores lemes e o propulsor, o banco de baterias e o processador central ARM7 de 32 bits de ponto fixo. Traduziram-se os algoritmos de controle de ordem elevada para a aritmética de ponto fixo produzindo a execução rápida e, no possível, evitando a ocorrência de transbordamento de dados. / This work presents a full six degrees-of-freedom mathematical model description of a subactuated Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The work developed methods of System Identification for identifying the nonlinear model of the vehicle. In order to avoid divergence problems in the process of hydrodynamic, it used the parametric transformation technique. It used the extended Kalman filter to estimate the model parameters subject to Gaussian noise, in the process and in the measurements. In order to tackle the problem of multiple parameter estimation at once, the work used the maximum likelihood approach. The experimental results showed that the Kalman filter approach is better when the aim is to estimate a specific parameter, however, it diverges easily when the aim is to estimate multiple parameters. The maximum likelihood technique showed better response to estimate multiple parameters of the model. Zig-zag and circular standard maneuvers were tested with the identification algorithms. For experimental tests, an AUV, namely Pirajuba and constructed by the Unmanned Vehicle Laboratory (LVNT), were used. Results were also assessed using an AUV six degrees of freedom simulator. In a second stage, the work developed H¥ controllers to manoeuvre the vehicle in six-degrees-of-freedom. Decoupled SISO (single input and single output variables) and MIMO (multiple input and multiple output variables) controllers were synthesized in order to validate the coupling dynamics of the AUV. Moreover, centralized robust controllers were developed to control the vehicle in the sea and in test tanks with extreme conditions close to the ocean environmental. The control techniques were based in the H¥ mixed sensitivity approach which guarantees robust performance and stability of the sub-actuated system. A structure of two-degrees-of-freedom (2GL) controller presented better performance compared with the classic single H¥ controller of one degree of freedom structure. A comparison between responses was used to validate the decoupling and centralized controllers. The 2GL controller has good performance specifications despite these defined in the time domain. A central controller can control the AUV in complex maritime task that require complex and three-dimensional manoeuvres. The work deals also with the implementation issues coding these advanced control algorithms into the real time embedded system including inertial sensors, electric motors for the propeller and actuator surfaces, battery banks, and the unit central process ARM7 of 32 bits of fixed point. The control algorithms were translated from floating point to fixed point arithmetic avoiding data overflow, seeking simplicity and fast task execution.

A validação de modelos lineares é uma etapa importante em um projeto de Identificação de Sistemas, pois a escolha correta do modelo para representar a maior parte da dinâmica do processo, dentro de um número finito de técnicas de identificação e em torno de um ponto de operação, permite o sucesso no desenvolvimento de controladores preditivos e de controladores robustos. Por tal razão, o objetivo principal desta Tese é o desenvolvimento de um método de validação de modelos lineares, tendo como ferramentas de avaliação os métodos estatísticos, avaliações dinâmicas e análise da robustez do modelo. O componente principal do sistema de validação de modelos lineares proposto é o desenvolvimento de um sistema fuzzy para análise dos resultados obtidos pelas ferramentas utilizadas na etapa de validação. O projeto de Identificação de Sistemas é baseado em dados reais de operação de uma Planta-Piloto de Neutralização de pH, localizada no Laboratório de Controle de Processos Industriais da Escola Politécnica da USP. Para verificar o resultado da validação, todos os modelos são testados em um controlador preditivo do tipo QDMC (Quadratic Dynamic Matrix Control) para seguir uma trajetória de referência. Os critérios utilizados para avaliar o desempenho do controlador QDMC, para cada modelo utilizado, foram a velocidade de resposta do controlador e o índice da mínima variabilidade da variável de processo. Os resultados mostram que a confiabilidade do sistema de validação projetado para malhas com baixa e alta não-linearidade em um processo real, foram de 85,71% e 50%, respectivamente, com relação aos índices de desempenho obtidos pelo controlador QDMC. / Linear model validation is the most important stage in System Identification Project because, the model correct selection to represent the most of process dynamic allows the success in the development of predictive and robust controllers, within identification technique finite number and around the operation point. For this reason, the development of linear model validation methods is the main objective in this Thesis, taking as a tools of assessing the statistical, dynamic and robustness methods. Fuzzy system is the main component of model linear validation system proposed to analyze the results obtained by the tools used in validation stage. System Identification project is performed through operation real data of a pH neutralization pilot plant, located at the Industrial Process Control Laboratory, IPCL, of the Escola Politécnica of the University of São Paulo, Brazil. In order to verify the validation results, all modes are used in QDMC type predictive controller, to follow a set point tracking. The criterions used to assess the QDMC controller performance were the speed response and the process variable minimum variance index, for each model used. The results show that the validation system reliability were 85.71% and 50% projected for low and high non-linearity in a real process, respectively, linking to the performance indexes obtained by the QDMC controller.

A aquisição experimental de sinais neuronais é um dos principais avanços da neurociência. Por meio de observações da corrente e do potencial elétricos em uma região cerebral, é possível entender os processos fisiológicos envolvidos na geração do potencial de ação, e produzir modelos matemáticos capazes de simular o comportamento de uma célula neuronal. Uma prática comum nesse tipo de experimento é obter leituras a partir de um arranjo de eletrodos posicionado em um meio compartilhado por diversos neurônios, o que resulta em uma mistura de sinais neuronais em uma mesma série temporal. Este trabalho propõe um modelo linear de tempo discreto para o sinal produzido durante o disparo do neurônio. Os coeficientes desse modelo são calculados utilizando-se amostras reais dos sinais neuronais obtidas in vivo. O processo de modelagem concebido emprega técnicas de identificação de sistemas e processamento de sinais, e é dissociado de considerações sobre o funcionamento biofísico da célula, fornecendo uma alternativa de baixa complexidade para a modelagem do disparo neuronal. Além disso, a representação por meio de sistemas lineares permite idealizar um sistema inverso, cuja função é recuperar o sinal original de cada neurônio ativo em uma mistura extracelular. Nesse contexto, são discutidas algumas soluções baseadas em filtros adaptativos para a simulação do sistema inverso, introduzindo uma nova abordagem para o problema de separação de spikes neuronais. / The experimental acquisition of neuronal signals is a major advance in neuroscience. Through observations of electric current and potential in a brain region, it is possible to understand the physiological processes involved in the action potential generation, and create mathematical models capable of simulating the behavior of the neuronal cell. A common practice in this kind of experiment is to obtain readings from an array of electrodes positioned in a medium shared by several neurons, which results in a mixture of neuronal signals in the same time series. This work proposes a discrete-time linear model of the neuronal signal during the firing of the cell. The coefficients of this model are estimated using real samples of the neuronal signals obtained in vivo. The conceived modeling process employs system identification and signal processing concepts, and is dissociated from any considerations about the biophysical function of the neuronal cell, providing a low-complexity alternative to model the neuronal spike. In addition, the use of a linear representation allows the idealization of an inverse system, whose main purpose is to recover the original signal of each active neuron in a given extracellular mixture. In this context, some solutions based on adaptive filters are discussed for the inverse model simulation, introducing a new approach to the problem of neuronal spike separation.

Uma das técnicas de controle avançado que vem ganhando destaque no cenário econômico e ecológico, focando maior sustentabilidade e a otimização dos processos, é o controle preditivo, o qual já vem sendo aplicado em indústrias químicas e petroquímicas. Esta dissertação trata do desenvolvimento de um controle preditivo aplicado a uma planta piloto de neutralização de pH, presente no Laboratório de Controle de Processos Industriais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O desenvolvimento do projeto pode ser dividido em quatro etapas: implementação das malhas de controle regulatório, identificação dos sistemas, construção do controlador preditivo, aplicações e análises experimentais. Na primeira etapa foi necessário estudar o sistema em questão e implementar algumas malhas internas usando controladores PID. Na segunda etapa foi realizada a identificação do modelo da planta, ressaltando que pontos de operação e ajuste de parâmetros internos são determinantes para a modelagem. Já na terceira etapa desenvolveu-se um controlador preditivo, através de softwares auxiliares como o MATLAB e o IIT 800xA da ABB, que foram utilizados para o desenvolvimento e implementação do algoritmo de controle. Por fim, na última etapa, foi feita a análise e comparação dos resultados, quando se submete à planta a um controlador PID, quando aplicado um controlador preditivo em cascata com controladores PID e quando se utiliza apenas o controlador preditivo com ação direta nos atuadores. / The predictive control is an advanced control technique which has gained evidence in the economic and ecological context because the search for sustainability and process optimization. This control has already been applied by the chemical and petrochemical industries. The purpose of this project is to develop a predictive controller which will be applied in a pH neutralization plant located in the Industrial Processes Control Laboratory at Polytechnic School of the University of São Paulo. The development of this project can be divided into four stages: implementation of regulatory control loops, identification of the system, construction of the predictive controller, applications and experimental analysis. The first step is necessary in order to study the plant and to implement some internal loops using PID controllers. In the second step, the identification process of the plant model will be done. It is important to note that operating points and internal parameter settings are very important for modeling. In the third stage, using the model obtained from the identification process, a predictive controller is built from auxiliary software such as MATLAB and IIT 800xA (by ABB), which will be used for the development and implementation of the control algorithm. Finally, the last step consists in collecting and analyzing the results of the pH neutralization plant. At this stage the responses of each controller will be compared: PID controller, MPC controller in cascade mode with PID and MPC controller acting directly on actuators.

Orientadores: João Marcos Travassos Romano, Leandro de Campos Teixeira Gomes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-10T02:05:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UlianiNeto_Mario_M.pdf: 12916890 bytes, checksum: 53ed98252c8c6c265c985346ceaeec4f (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo deste trabalho é investigar o uso de uma marca d'água digital como sinal de referência na filtragem adaptativa supervisionada, aplicada aos problemas de equalização e identificação de canais. Ao contrário de métodos mais tradicionais, nos quais a comunicação é periodicamente interrompida para a transmissão de seqüências de treinamento, uma marca d'água é transmitida ininterruptamente, juntamente com o sinal de informação. Através da comparação entre o sinal recebido processado pelo filtro equalizador e a marca d'água original, ou entre o sinal recebido e a marca d' água processada pelo filtro identificador, os coeficientes deste filtro são continuamente adaptados para estimar e rastrear as características do canal ao longo do tempo. Tanto a transmissão de informação útil como a adaptação do filtro equalizador/identificador nunca são interrompidas. Para que o processo de detecção de uma marca d'água digital seja eficiente, é necessária a sincronização da marca no detector. Efeitos de dessincron}zação podem prejudicar a detecção, potencialmente inviabilizando a extração adequada da informação contida na marca d'água. Esta dissertação apresenta dois métodos de ressincronização para sistemas de filtragem empregando marca d'água. Ambos os métodos são baseados no uso de seqüências de treinamento embutidas na marca d'água e revertem os efeitos de uma ampla classe de ataques de dessincronização. No caso de sinais que apresentem uma interpretação sensorial (e.g. áudio, imagens, vídeo), a adição da marca d'água não deve causar distorção perceptível no sinal original. Propomos o uso de um modelo psicoacústico em conjunto com um algoritmo de conformação espectral para demonstrar a viabilidade do método quando aplicado a sinais de áudio. Resultados de simulações computacionais são apresentados para evidenciar o desempenho das propostas fr_nte a técnicas tradicionais de filtragem adaptativa supervisionada / Abstact: The objective of this work is to investigate the use of a digital watermark as a reference signal in supervised adaptive filtering, applied to the channel equalization and identification problems. Contrary to traditional adaptive methods, in which communication is periodically interrupted for the transmission of training sequences, a watermark is transmitted uninterruptedly, along with the information signal. By comparing the received signal and the watermark processed by the identification filter, or the received signal processed by the equalization filter and the original watermark, the coefficients of this filter are continuously adapted to estimate and monitor channel characteristics through time. Both the transmission of useful information and the adaptation of the identification/equalization filter are never interrupted. For the watermark detection process to be efficient, synchronization of the watermark in the detector is required. Desynchronization effects can reduce detection performance, potentially making impracticable the appropriate extraction of the information contained in the watermark. This dissertation presents two resynchronization methods for filtering systems using a watermark. Both methods are based on training sequences that are embedded in the watermark, and can reverse the effects of a large class of desynchronization attacks. The embedding of a watermark into signals with sensorial interpretation (e.g. audio, image, video) should not introduce noticeable distortion in the original signal. To achieve this when applying our method to audio signals, we propose the use of a psychoacoustic model with a spectral shaping algorithm. Simulation results are presented to illustrate the performance of the proposed method when compared to traditional supervised adaptive filtering techniques / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

A caracterização de não linearidades em aeronaves é fundamental para a solução de problemas aeroelásticos, onde uma relação ótima entre desempenho e segurança é desejável. Sistemas aeroelásticos são inerentemente não lineares. Não linearidades podem ser admitidas no projeto, ou podem surgir a qualquer momento durante a vida útil da aeronave, afetando significativamente a resposta prevista por meios clássicos de análise linear, de forma que instabilidades catastróficas podem ocorrer antes dos limites de operação. Portanto, torna-se importante caracterizar, identificar e incluir tais efeitos não lineares no projeto e desenvolvimento de aeronaves. Neste trabalho, através da utilização de técnicas de análise de séries temporais não lineares e identificação, a não linearidade associada à folga, muito comum em superfícies de comando, é caracterizada de forma a permitir sua detecção em sinais aeroelásticos e inclusão de seus efeitos em modelos. Um modelo matemático de seção típica com folga na superfície de comando é implementado e utilizado para gerar uma base de dados confiável para testar a capacidade dos métodos de análise de séries temporais não lineares. As técnicas são aplicadas também em dados experimentais de uma asa a altos ângulos de ataque, sem um modelo matemático definido, para testar a capacidade de caracterização de comportamentos não lineares. Através de técnicas como reconstrução de espaço de estados, seções de Poincaré e determinação de invariantes, como os maiores expoentes de Lyapunov, os comportamentos e transições são classificados. Finalmente, as técnicas são aplicadas em dados experimentais de seções típicas com dois e três graus de liberdade, com folga no movimentos de torção e na superfície de comando, respectivamente. Os resultados mostram que uma folga pode gerar comportamentos similares aos apresentados por sistemas com não linearidade cúbica hardening em condições periódicas. No entanto, o comportamento subcrítico provocado pela folga, bem como a ocorrência de comportamento não linear mais complexo são características que diferenciam essas não linearidades. Em experimento com três graus de liberdade, a folga é localizada e caracterizada na superfície de comando através das técnicas propostas. Um modelo baseado em uma função aproximante para a folga é utilizado para identificar a resposta experimental e incluir a não linearidade no modelo matemático. Os resultados mostram que o modelo identificado é capaz de reproduzir a maior parte da dinâmica apresentada no experimento. / Characterization of nonlinearities in aircraft is critical to the solution of aeroelastic problems where an optimal relation between performance and safety is desirable. Aeroelastic systems are inherently nonlinear. Nonlinearities can be admitted in the project, or may arise at any time during the life of the aircraft, significantly affecting the predicted response by conventional methods of linear analysis and reducing the limits for catastrophic instabilities. Therefore, it is important to characterize, identify and include such non-linear effects to the design and development of aircraft. In this work, through nonlinear time series analysis and identification techniques, the freeplay nonlinearity, very common in control surfaces, is characterized to permit its detection in aeroelastic signals, and the inclusion of its effects in numerical models. A mathematical model of typical section with control surface freeplay nonlinearity is implemented and used to generate a reliable database to test the ability of nonlinear time series analysis methods. The techniques are also applied to experimental data of a wing at high angles of attack, without a prescribed mathematical model, to test the ability of characterizing non-linear behavior. Through techniques such as state space reconstruction, Poincaré sections and determination of system\'s invariants, as the largest Lyapunov exponents, non-linear behavior and transitions are classified. Finally, the techniques are applied to experimental data of typical sections with two and three degrees of freedom with freeplay in the torsional spring and in the control surface hinge, respectively. The results show that the freeplay may generate similar behavior to those presented by non-linear systems with cubic hardening nonlinearity under periodic conditions. However, the subcritical behavior caused by freeplay, and the occurrence of complex nonlinear behavior are features that distinguish these nonlinearities. In an experiment with three degrees of freedom, the freeplay is located in the control surface hinge and characterized by the presented techniques. A model based on an approximating function for the freeplay is used to identify the experimental response and include the nonlinearity in the mathematical model. It is shown that the identified model can reproduce the major part of the non-linear dynamics shown in the experiment.

Orientador: Edson Bim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:20:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franca_AlexPereira_M.pdf: 3058764 bytes, checksum: beb5e6bdbba91505ff0ef14262e6be5c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Uma abordagem preditiva global-local para o controle de um motor de indução é apresentado nesta tese. O conceito de controle preditivo diz respeito a uma classe de controladores que tem se desenvolvido muito no âmbito do controle de sistemas de conversão de energia nos últimos anos, acompanhando o desenvolvimento da capacidade computacional dos sistemas microprocessados ao longo da última década. A técnica proposta é fundamentada numa lei de controle baseada em uin modelo identificado de um motor de indução. A identificação se dá de maneira experimental a partir da simulação de um motor de indução indiretamente orientado em função do fluxo do rotor, através de um modelo fuzzy do tipo Takagi-Sugeno TS com Funções de Base Ortonormal no consequente das regras.As ações de controle locais são combinadas são combinadas pela ativação das regras do modelo local devido, e a ação de controle global resultante é aplicada ao controle de velocidade do motor de indução. Este método permite ao controlador a inclusão nos parâmetros de controle das não-linearidades e restrições inerentes ao controle do máquinas elétricas / Abstract: A predictive global-local approach technic for induction motor control is presented in this thesis. Predictive control is a very wide class of controllers that have found rather recent applications in the control of electrical machines. Research on this topic has been increased in the last years due to the possibilities of today s microprocessors used for control. The proposed technique is founded on a identified model based predictive control. The identification technique applied in this method is based on the black box modeling of a Indirect Rotor Flux Oriented Induction Motor in stationary reference system through Takagi-Sugeno-TS fuzzy models with orthonormal base functions - OBF - on the rules consequents. Control actions are matched by local activation of the model rule because local and global control action is applied to speed control of an induction motor. This method allows the inclusion in the control parameters of non-linearities and constraints inherent the control of electrical machines / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:36:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_NadsonMuriloNascimento_D.pdf: 3180060 bytes, checksum: f741044cb982f1d0e9d33a4f7aba7597 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A síntese de controladores representa uma importante vertente dos desenvolvimentos atuais no campo da pesquisa acadêmica e industrial. Um controlador bem projetado pode significar sucesso no que se refere aos objetivos de produção, sendo gerados materiais com as especificações desejadas e proporcionando que o sistema opere sob certas restrições, levando em consideração aspectos relativos à operabilidade, segurança e minimização de resíduos. Para tanto, sabe-se que as etapas de modelagem são fundamentais para a delineação de estratégias de controle. Contudo, a obtenção de representações matemáticas precisas e, ao mesmo tempo, aplicáveis para o controle da maioria dos processos de interesse da engenharia química é uma tarefa árdua, devido à presença de comportamentos dinâmicos não lineares e variantes ao longo do tempo e, por vezes, do espaço. Deste modo, busca-se a obtenção de modelos mais simples, porém dotados da imprescindível representatividade inerente aos sistemas de produção, a fim de serem projetadas estruturas de controle adequadas para cada necessidade específica. Esta tese enfoca o desenvolvimento de quatro controladores avançados híbridos preditivos não lineares multivariáveis, baseados em modelos nebulosos (fuzzy) funcionais não lineares multivariáveis, para processos de polimerização. Tais sistemas apresentam dinâmicas altamente complexas e de difícil modelagem matemática, dificultando, assim, a aplicação, com sucesso, de metodologias clássicas de controle ou avançadas baseadas em modelos convencionais. Foram considerados dois casos de estudo para a análise de desempenho das configurações de controle propostas: o processo de copolimerização em solução do metacrilato de metila com o acetato de vinila, e a copolimerização industrial do eteno/1-buteno com catalisador Ziegler-Natta solúvel. Os modelos fenomenológicos de ambos os processos já se encontram descritos na literatura, sendo considerados como plantas virtuais para a geração de dados dinâmicos e implementação dos desenvolvimentos sugeridos. A partir de simulações computacionais, os modelos nebulosos dinâmicos funcionais não lineares multivariáveis foram construídos ¿ os quais demonstraram excelentes capacidades para a predição das saídas dos processos como uma função dos dados dinâmicos de entrada ¿ sendo, posteriormente, acoplados à estrutura de controle preditivo MPC (Model-based Predictive Control). A escolha da metodologia MPC como base para o desenvolvimento das estratégias propostas deve-se ao fato de sua notória aplicabilidade industrial a processos químicos multivariáveis, além de possibilitar a incorporação de restrições operacionais nas variáveis controladas e manipuladas. Por fim, foram comparados os desempenhos entre os controladores híbridos delineados e duas estratégias de controle preditivo bastante difundidas na literatura. Os problemas regulatório e servo foram analisados, observando-se resultados satisfatórios em ambas as condições. Isto demonstra o alto potencial dos algoritmos propostos para o controle multivariável de sistemas não lineares. / Abstract: Controllers design has currently a great importance in the field of açademic and industrial research. A well-projected controller may mean the success regarding the aims of production, and it also provides the production of materials with desirable specifications and it allows that the system operates under specific restrictions, considering aspects related to operability, safety and minimization of residue. Then, it is known that modeling stages are fundamental for delineation of controller strategies. However, the obtaining of precise and applicable mathematical representations to the control of most of relevant process in chemical engineering is a challenging task, because of the presence of nonlinear dynamic behaviors and space-time mutable. Therefore, an effort is done to obtain the simpler models, but provided with the essential representativity inherent to production systems. Thus, suitable control structures could be designed for each specific necessity. This work focus on the development of four multivariable nonlinear predictive hybrid advanced controllers, based on multivariable nonlinear functional fuzzy models, to polymerization processes. Such systems present high complex dynamic and hard mathematical modeling, making difficult to apply classic controllers or advanced control methodologies based on conventional models. Two study cases for the performance analysis of the proposed controllers were considered: the copolymerization process of methyl methacrylate and vinyl acetate, and industrial copolymerization of ethene/1 butene with Ziegler-Natta catalysis. The phenomenologic models of the two processes already are described in relevant literature, and they are considered as virtual plants to create dynamic data and to implement the suggested developments. Based on computational simulations, multivariable nonlinear functional dynamic fuzzy models were made - they demonstrated excellent capacity for outputs prediction from input dynamic data - and they were, subsequently, inserted in the MPC (Model-based Predicitve Control) control structure. The choice of MPC methodology to develop the proposal structures is because of its wellknown industry applicability to multivariable chemical processes, beyond it makes possible the incorporation of restrictions in controlled and manipulated variables. Finally, the performance among outlined hybrid controllers and two predictive control strategies fairly widespread in the literature were compared. The regulatory and servo problems were analyzed and satisfactory results were observed in both conditions. This demonstrates the high potential of proposed algorithms to control multivariable nonlinear systems. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química