Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Coorientador: Rodrigo Cardim / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Alfredo Del Sole Lordelo / Resumo: Neste trabalho é realizada a análise da estabilidade de sistemas fuzzy Takagi-Sugeno (TS) contínuos no tempo, através de Funções de Lyapunov Fuzzy (FLF), Funções de Lyapunov Metzler (FLM) e de Funções de Lyapunov Fuzzy-Metzler (FLFM) introduzida nesta disser- tação. Novas propostas são feitas a partir destas análises, sendo apresentadas condições su- ficientes para a estabilidade assintótica destes sistemas no sentido de Lyapunov. As soluções obtidas são baseadas em desigualdades lineares matriciais (LMIs, do inglês Linear Matrix Ine- qualities) e dependem da solução de um conjunto de desigualdades de Lyapunov-Metzler, que podem ser de difícil solução. Então, foram apresentadas condições de estabilidade baseadas em uma subclasse de matrizes de Metzler que, quando factíveis, podem ser resolvidas através de LMIs com a necessidade de uma busca unidimensional. Foram propostos métodos que genera- lizam os já existentes na literatura, baseados em FLF, para a estabilidade assintótica dos sistemas fuzzy TS / Abstract: This work addresses the stability analysis of Takagi-Sugeno (TS) fuzzy systems via Fuzzy Lyapunov Functions (FLF), Metzler Lyapunov Functions (MLF) and Fuzzy-Metzler Lyapunov Functions (FMLF) that was proposed in this dissertation. New proposals are made from these analyses, and sufficient conditions for asymptotic stability of these systems in the sense of Lyapunov are presented. The results obtained are based on LMIs (Linear Matrix Inequalities) and depend on the solutions of a set of Lyapunov-Metzler inequalities, that are usually difficult to solve. Then, conditions for stability based on a subclass of Metzler matrices that, when feasible, can be described by a set of LMIs with an unidimensional search, are presented. The proposed methods generalize the similar methods available in the literature, based on FLF, for the asymptotic stability of TS fuzzy systems / Mestre

Orientador: Ketty Abaroa de Rezende / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:12:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MontufarLopez_HernanRoberto_D.pdf: 8015438 bytes, checksum: 1175f8d0f78fe476b09178b6e50f10ec (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Em [6] são apresentadas condições necessárias e suficientes para a estabilidade estrutural e o teorema de densidade para campos de vetores em 2-variedades com singularidades simples dos seguintes tipos: cone, guarda-chuva de Whitney, ponto duplo e ponto triplo. Nesta tese, estudamos os fluxos induzidos por estes campos de vetores, que denominamos fluxos Gutierrez-Sotomayor, do ponto de vista topológico utilizando a teoria de Conley. Apresentamos uma fórmula dinâmico-topológica que relaciona o índice de Conley de uma variedade com singularidades simples M que possui uma estratificação que a decompõe numa união disjunta da sua parte regular e da sua parte singular. Usando essa estratificação mostramos que se a singularidade está na parte singular S de M o seu índice pode ser calculado tanto com respeito a M como com respeito a S. Definimos uma função de Lyapunov, neste contexto, e mostramos sua existência para fluxos sem órbitas periódicas e sem ciclos singulares. Em seguida, por uma análise da seqüência de homologia longa exata de um par índice determinamos propriedades que um grafo de Lyapunov deve satisfazer para estar associado a um fluxo. Também abordamos a questão da realização de grafos de Lyapunov abstratos. Para isto, primeiramente apresentamos a igualdade de Poincaré-Hopf, para o caso bidimensional, que caracteriza a relação entre o primeiro número de Betti das 1-variedades ramificadas que são fronteiras de um bloco isolante com seu número de componentes de fronteira e o índice numérico de Conley. Em seguida, mostramos que dados números inteiros positivos que satisfaçam a condição de Poincaré-Hopf sempre é possível construir um bloco isolante que satisfaz estes dados dinâmicos e homológicos / Abstract: In [6] a characterization and genericity theorem for C1-structurally stable vector fields tangent to a 2-dimensional compact subset M of Rk are established. Also in [6], new types of structurally stable singularities and periodic orbits are presented. In this thesis we study the continuous flows associated to these vector fields, which we refer to as the Gutierrez-Sotomayor flows on manifolds M with simple singularities using Conley Index Theory. We consider a stratification of M which decomposes it into a union of its regular and singular strata. We prove certain Euler type formulas which relate topology of M and dynamics on the singular strata. We show the existence of a Lyapunov function for Gutierrez-Sotomayor flows without periodic orbits and singular cycles in this context. Using long exact sequence analysis of index pairs we determine necessary and sufficient conditions for a Gutierrez-Sotomayor flow to be defined on an isolating block. We organize this combinatorially with the aid of Lyapunov graphs and using a Poincar'e-Hopf equality we give necessary conditions for a Lyapunov graph to be associated to a Gutierrez-Sotomayor flow and we also prove these conditions are sufficient / Doutorado / Geometria e Topologia / Doutor em Matemática

Orientadores: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lacerda_MarcioJunior_M.pdf: 670231 bytes, checksum: d76f3fe0db3898a759d391b46114898c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho apresenta novas condições na forma de desigualdades matriciais lineares para a síntese de filtros robustos H2 e H¥ de ordem completa, para sistemas incertos, contínuos e discretos no tempo. Os parâmetros incertos invariantes no tempo pertencem a um politopo com vértices conhecidos. Graças à existência de um número maior de variáveis de folga e à utilização de relaxações baseadas em matrizes polinomiais homogêneas, desigualdades matriciais lineares podem ser obtidas das condições propostas para o projeto de filtros robustos, com desempenho superior aos métodos existentes. A superioridade e eficiência do método proposto para o projeto dos filtros robustos são ilustradas por meio de comparações numéricas e exemplos da literatura / Abstract: This work presents new convex optimization procedures for full order robust H2 and H? filter design for continuous and discrete-time uncertain linear systems. The time-invariant uncertain parameters are supposed to belong to a polytope with known vertices. Thanks to the use of a larger number of slack variables and homogeneous polynomial relaxations, linear matrix inequalities for the design of robust filters can be derived from the proposed conditions, outperforming the existingmethods. The superiority and efficiency of the proposed method for robust filter design are illustrated by means of numerical comparisons in benchmark examples from the literature / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Pedro Luis Dias Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T19:01:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tognetti_TaisCalliero_D.pdf: 1438301 bytes, checksum: 87c3292b4b408bcddec959f4f9e45317 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta tese apresenta contribuições para a solução de problemas de análise de estabilidade e síntese de controladores por realimentação de estados de sistemas dinâmicos que possuem elementos não-lineares, por meio de condições na forma de desigualdades matriciais lineares e funções de Lyapunov. Para sistemas chaveados sujeitos a saturação nos atuadores, são fornecidas condições convexas para o cálculo de ganhos chaveados e robustos. A saturação é modelada como uma não-linearidade de setor e uma estimativa do domínio de estabilidade é determinada. Para sistemas lineares com incertezas politópicas e não-linearidades pertencentes a setores, são fornecidas condições convexas de dimensão finita para construir funções de Lur'e com dependência polinomial homogênea nos parâmetros. Se satisfeitas, as condições garantem a estabilidade para todo o domínio de incertezas e para todas as não-linearidades pertencentes ao setor e permitem o cômputo de controladores estabilizantes robustos por realimentação linear e não-linear. Para sistemas bilineares instáveis, contínuos e discretos no tempo, é proposto um procedimento para calcular um ganho estabilizante de controle por realimentação de estados. O método baseia-se na solução alternada de dois problemas de otimização convexa descritos por desigualdades matriciais lineares, fornecendo uma estimativa do domínio de estabilidade. Extensões para tratar controladores robustos e lineares variantes com parâmetros são também apresentadas. / Abstract: This thesis presents contributions to the solution of the problems of stability analysis and synthesis of state feedback controllers for dynamic systems with non-linear elements, by means of conditions based on linear matrix inequalities and Lyapunov functions. For switched systems subject to saturation in the actuators, convex conditions to design switched and robust controllers are presented. The saturation is modeled as a sector non-linearity and an estimate of the domain of stability is determined. For linear systems with polytopic uncertainties and sector non-linearities, convex conditions of finite dimension to build Lur'e functions with homogeneous polynomially parameter dependence are provided. If satisfied, the conditions guarantee the stability of the entire domain of uncertainty for all sector non-linearities, allowing the design of linear and non-linear robust state feedback stabilizing controllers. For continuous and discrete-time unstable bilinear systems, a procedure to design a state feedback stabilizing control gain is proposed. The method is based on the alternate solution of two convex optimization problems described by linear matrix inequalities, providing an estimate of the domain of stability. Extensions to handle robust and linear parameter varying controllers are also presented. / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: João Marcos Travassos Romano, Romis Ribeiro de Faissol Attux / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:40:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SousaJunior_Celsode_D.pdf: 2582555 bytes, checksum: 4c20b08e97e42d51ea143f7651c91af4 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O problema de equalização adaptativa se vincula à busca por soluções iterativas que permitam reduzir ou eliminar os efeitos nocivos do canal de comunicação sobre um sinal transmitido de interesse. Uma vez que os sistemas adaptativos se baseiam em algoritmos capazes de ajustar os parâmetros de um filtro, pode-se considerar o conjunto equalizador / algoritmo adaptativo como um sistema dinâmico, o que termina por relacionar a possibilidade de obter uma solução satisfatória à noção de convergência. A análise de convergência de algoritmos de equalização adaptativa se desenvolveu, tipicamente, considerando algumas hipóteses para viabilizar o tratamento matemático, mas nem sempre tais hipóteses são estritamente válidas. Um exemplo clássico nesse sentido é o uso da teoria da independência. Neste trabalho, buscamos uma abordagem distinta do estudo das condições de estabilidade de algoritmos de equalização clássica baseada na teoria de Lyapunov. Essa teoria é geralmente utilizada no estudo de sistemas não-lineares, e apresenta um amplo histórico de resultados sólidos na área de controle adaptativo. Isso motiva o uso no campo de processamento de sinais. A primeira contribuição deste trabalho consiste em determinar, por meio da teoria de Lyapunov, a faixa de valores de passo de adaptação que garantem estabilidade do sistema de equalização para algoritmos baseados no critério deWiener e para o algoritmo do módulo constante. A partir dos resultados para estabilidade, investigar-se-á também a região de convergência para os pesos do algoritmo LMS, o que trará uma produtiva relação com a idéia de misadjustment. Como segunda linha de contribuição, será apresentada uma análise de um limitante inferior para o custo atingível e uma proposta de inicialização capaz de aumentar a probabilidade de convergência para o melhor ótimo gerado pelo critério para o algoritmo do módulo constante. Essa estratégia se baseia numa formulação do critério não-supervisionado de filtragem linear em termos da aplicação do critério de Wiener a uma estrutura polinomial. Os resultados obtidos revelam que a idéia é capaz de levar a um desempenho melhor que os do clássico método center spike e de uma estratégia de inicialização aleatória / Abstract: The problem of adaptive equalization is related to the search for iterative solutions that allow the reduction or the elimination of the noxious effects of a communication channel on a transmitted signal of interest. Since adaptive systems are based on algorithms capable of adjusting the parameters of a filter, the combination between equalizer and learning algorithm can be considered to form a dynamical system, which relates the possibility of obtaining a satisfactory solution to the convergence issue. The analysis of the convergence of adaptive equalization algorithms was developed, typically, considering certain simplifying hypotheses that, however, are not always strictly valid. A classical example that illustrates this assertion is the use of the so-called independence theory. In this work, it has been investigated a distinct approach to the study of stability conditions of classical methods based on Lyapunov theory. This theory is generally employed in the study of nonlinear systems, and presents a significant framework of sound results in the field of adaptive control, which motivates its use in the context of signal processing. The first contribution of this work consists of determining, by means of Lyapunov theory, the range of step-size values that ensure stability of the equalization system for algorithms based on the Wiener criterion and for the constant modulus algorithm. Using the obtained stability results, the convergence region for the parameters estimated via LMS is also investigated, which establishes an interesting connection with the notion of misadjustment. In a second line of study, we present an analysis of the lower bound for the attainable CM cost and an initialization heuristic capable of increasing the probability of convergence to the best optimum engendered by the constant modulus criterion. This strategy is based on a formulation of the unsupervised linear filtering criterion in terms of the application of the Wiener criterion to a polynomial structure. The obtained results reveal that the proposal is able to effectively lead to a performance level that is better than that achieved using the classical center spike method and a random approach / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Marina Vachkovskaia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_HeloisaMariade_D.pdf: 1371327 bytes, checksum: 1913d92f9ff81812cfbf5b4fab73215d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Considere as redes de filas com N servidores e K tipos de trabalho. Suponha que os tipos de trabalho i chegam independentemente à rede de acordo com o processo de Poisson com taxa...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Consider a queueing network with N servers and K types of jobs (or customer classes). The types of jobs i, i = 1; ¿ ;K, arrive at the system accordingly to independent Poisson process with rate...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Estatistica / Doutora em Estatística

Orientador: Pedro Luis Dias Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T06:53:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valmorbida_Giorgio_M.pdf: 1105118 bytes, checksum: 1fec640e2bfaeb6dac37afed313255ef (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho apresenta resultados no contexto de estabilidade de sistemas com atraso. A estabilidade de sistemas incertos com atraso é estudada utilizando o Teorema do Pequeno Ganho Escalonado a partir de um sistema de comparação. Aplicando resultados do Lema de Finsler e empregando matrizes de Lyapunov dependentes de parâmetro nas desigualdades matriciais lineares do Teorema do Pequeno Ganho, são obtidas condições independentes e condições dependentes do atraso para sistemas incertos. Sistemas com atraso que apresentam entrada com saturação em posição são estudados visando obter condições para cômputo de ganhos de realimentação de estados e visando obter uma estimativa para a região de atração do sistema em malha fechada. É considerada uma lei de controle com realimentação do estado atual e do estado atrasado. Funcionais de Lyapunov-Krasovskii são utilizados na obtenção das condições de estabilizabilidade. A maximização das estimativas das regiões de atração é feita a partir da solução de problemas de otimizaçã.o com restrições na forma de desigualdades matriciais lineares / Abstract: This work presents results in the context of time-delay system stability. Uncertain time-delay systems are studied by means of the Scaled Small-Gain Theorem. By applying results from Finsler's Lemma and using parameter-dependent Lyapunov matrices, delay-dependent and delay-independent conditions for uncertain systems are obtained in terms of linear matrix inequalities. Time-delay system presenting amplitude-saturating inputs are analyzed aiming to establish conditions to compute state-feedback gains and to obtain an estimate of the bassin of attraction of the system. A control law composed by a current state-feedback and a delayed state-feedback is considered. Lyapunov-Krasovskii functionals are the starting point to obtain the stabilizability conditions. The maximization the estimates of the bassin of attraction is carried out by solving an optimization problem whose constraints are linear matrix inequalities / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T15:25:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caun_RodrigodaPonte_M.pdf: 4443460 bytes, checksum: 6ac15ef9d40ddc0d477ba44ec10f9182 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A principal contribuição dessa dissertação é propor um método de síntese de controle preditivo por realimentação de estados para sistemas lineares discretos com parâmetros variantes no tempo e pertencentes a um politopo. As condições de síntese são formuladas usando-se funções de Lyapunov dependentes de caminho, isto é, a matriz de Lyapunov depende de maneira multi-afim dos parâmetros em seus instantes sucessivos de tempo até um instante máximo (tamanho do caminho). Essa classe de função generaliza as funções quadráticas e dependentes de maneira afim nos parâmetros. Os testes numéricos s¿ao formulados em termos de problemas de otimização baseados em desigualdades matriciais lineares, parametrizados em função do tamanho do caminho da matriz de Lyapunov, arbitrado a priori. À medida que o tamanho do caminho cresce, índices de desempenho menos conservadores são obtidos ao preço de um maior esforço computacional. Exemplos numéricos são apresentados ilustrando a eficiência do método proposto em termos do índice de desempenho e do esforço computacional demandado quando comparados com outros métodos existentes na literatura. / Abstract: The main contribution of this thesis is to propose a state-feedback model predictive control design method for discrete-time systems with time-varying parameters belonging to a polytope. The synthesis conditions are formulated using path-dependent Lyapunov functions, i.e. the Lyapunov matrix depends multi-affinely on the parameters at successive instants of time until a maximum instant (path size). This class of function generalizes quadratic and affinely parameter dependent functions. The numerical tests are provided in terms of optimization problems based on linear matrix inequalities, parametrized as a function of the path size of the Lyapunov matrix, given a priori. As the path size increases, less conservative performance indices are obtained at the price of a higher computational effort. Numerical examples are presented, illustrating the efficiency of the approach in terms of the performance index and the computational burden demanded when compared to other existing methods in the literature. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Pedro Luis Dias Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T19:35:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borges_RenatoAlves_D.pdf: 1110575 bytes, checksum: 60707903258309c73eb16c6b81e8e7ba (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A principal contribuição desta tese é a proposta de condições de sintese de filtros e controladores lineares, tanto robustos quanto dependentes de parametros, para sistemas discretos variantes no tempo.Os controladores, ou filtros, são obtidos solucionando problemas de otimização formulados em termos de desigualdades matriciais bililineares, por meio de um metodo que se baseia na alternancia de problemas convexos descritos por desigualdades matriciais lineares. Para obtenção das condiçoes de sintese foram utilizadas tanto funções de Lyapunov afins nos parâmetros quanto ametros, alem de variáveis multi-afins em diferentes instantes de tempo dos parâmetros, alem de variaveis extras introduzidas pelo lema de Finsler. Nesse contexto, sao tratados problemas de sintese com custo garantido H, assegurando robustez em relação a incertezas não estruturadas. Simulaçoes numéricas ilustram a eficiencia dos metodos propostos em termos de desempenho H quando comparados com outros metodos da literatura / Abstract: The main contribution of this dissertation is to propose conditions for linear filter and controller design, considering both robust and parameter dependent structures, for discrete time-varying systems. The controllers, or filters, are obtained through the solution of optimization problems, formulated in terms of bilinear matrix inequalities, using a method that alternates convex optimization problems described in terms of linear matrix inequalities. Both affine and multi-affine in different instants of time (path dependent)Lyapunov functions were usedto obtain the design conditions, as wellas extra variables introduced bythe Finsler's lemma.Design problems that take into account an H guaranteed cost were investigated, providing robustness with respect to unstructured uncertainties. Numerical simulations show the effciency of the proposed methods in terms of H performance when compared with other strategies from the literature / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T06:55:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_HeberRocha_M.pdf: 2003528 bytes, checksum: 9b091e7706d78e1298bd1d0603504e7f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta dissertação trata de um dos mais importantes problemas em aberto na teoria de controle, o projeto de controladores por realimentação estática de saída. A principal contribuição é propor um método para computar controladores robustos estáticos por realimentação de saída para sistemas lineares incertos discretos no tempo, usando um controlador por realimentação de estados como parâmetro de entrada do método. Além disso, os resultados são estendidos para tratar do projeto de controle H2 robusto por realimentação de saída. As condições de síntese são formuladas em termos de um procedimento convexo de otimização, baseado em um conjunto finito de desigualdades matriciais lineares. Exemplos numéricos são apresentados para ilustrar a eficiência dos metodos propostos quando comparados com outros métodos existentes na literatura. / Abstract: This thesis deals with one of the most important open problems in control theory, the design of static output feedback controllers. The main contribution is to propose a method to compute robust static output feedback controllers for uncertain linear discrete-time systems, using a state feedback controller as an input parameter for the method. Additionally, the results are extended to cope with H2 static output feedback control design. The synthesis conditions are formulated in terms of a convex optimization procedure, based on a finite set of linear matrix inequalities. Numerical examples are presented to illustrate the effectiveness of the proposed approach compared to other methods available in the literature. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica