Orientadores: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:07:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lacerda_MarcioJunior_D.pdf: 1206868 bytes, checksum: c5abb83323581461eb40c95f27c95097 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta novas condições na forma de desigualdades matriciais lineares para o projeto de filtros H-infinito de ordem completa em três diferentes contextos: i) sistemas lineares incertos discretos com um atraso variante no tempo afetando os estados; ii) sistemas lineares com parâmetros variantes no tempo, contínuos e discretos, sujeitos a incertezas nas medições dos parâmetros; iii) sistemas não lineares quadráticos contínuos e discretos no tempo. Para cada contexto, o objetivo é projetar filtros: i) com termos atrasados nos estados; ii) dependentes dos parâmetros incertos medidos; iii) com termos quadráticos. Em cada um dos casos, o ponto de partida é a existência de uma função de Lyapunov que assegure estabilidade e um limitante para a norma H-infinito do sistema aumentado, ou seja, o sistema original conectado com o filtro de ordem completa. As condições de projeto são obtidas impondo-se uma determinada estrutura para as variáveis de folga, resultando em desigualdades matriciais com parâmetros escalares. A eficácia das condições apresentadas é ilustrada por meio de comparações numéricas utilizando exemplos da literatura / Abstract: This work presents new conditions in the form of linear matrix inequalities for full order H-infinity filter design in three different contexts: i) uncertain linear discrete-time systems with a time-varying delay affecting the states ii) linear parameter-varying systems, continuous and discrete-time, subject to inexactly measured parameters; iii) continuous and discrete-time nonlinear quadratic systems. For each context, the aim is to design filters: i) with state-delayed terms; ii) dependent upon the inexactly measured parameters; iii) with quadratic terms. In each case, the starting point is the existence of a Lyapunov function that assures stability and a bound to the H-infinity norm of the augmented system, that is, the original system conected with the full order filter. The design conditions are obtained by imposing a given structure to the slack variables, resulting in matrix inequalities with scalar parameters. The effectiveness of the proposed conditions is illustrated by means of numerical comparisons and benchmark examples from the literature / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Pedro Luis Dias Peres, Ricardo Coração de Leão Fontoura de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T07:25:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tognetti_EduardoStockler_D.pdf: 1309075 bytes, checksum: 3848aea254594b5081e40f2de57efe3f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A principal contribuição dessa tese é a proposta de novas condições, em termos de desigualdades matriciais lineares, para a análise de estabilidade e síntese de controladores de sistemas nebulosos Takagi-Sugeno, casos discretos e contínuos no tempo. A lei de controle considerada é por realimentação de estados, sendo que para sistemas contínuos no tempo são também projetados controladores de realimentação de saída estática e dinâmica, de ordem arbitrária. São adotados como critérios de desempenho os custos garantidos H2 e H?. As funções de Lyapunov propostas, mais gerais que as existentes na literatura, são construídas como a combinação nebulosa de funções quadráticas nos estados, polinomiais homogêneas de grau arbitrário em termos das funções de pertinência do sistema nebuloso. As funções de pertinência são modeladas em um espaço definido pelo produto Cartesiano de simplexos no mesmo instante de tempo, no caso contínuo, ou em múltiplos instantes de tempo, permitindo o projeto de controladores com memória finita de parâmetros presentes e passados, no caso discreto. Em sistemas contínuos, as variáveis premissas usadas na lei de controle podem ser escolhidas pelo projetista, de acordo com a disponibilidade ou não para implementação em tempo real, dando um caráter seletivo ao controlador. Nas condições de síntese de controladores, duas situações distintas para as taxas de variação das funções de pertinência são consideradas. Um conjunto convexo modela o espaço ao qual pertencem as derivadas temporais das funções de pertinência, no caso em que algumas taxas máximas de variação são conhecidas. Para taxas de variações arbitrárias, quando as variáveis premissas são os estados, utilizam-se funções de Lyapunov do tipo integral de linha associadas a uma estratégia de síntese em dois estágios. No primeiro estágio um ganho de realimentação de estados é projetado e utilizado como entrada no segundo estágio, que retorna, se possível, um controlador de realimentação de estados que atende especificações de desempenho mais exigentes, ou ganhos de realimentação estática ou dinâmica de saída, de ordem completa ou reduzida. Exemplos numéricos ilustram os resultados, mostrando que os métodos propostos podem reduzir o conservadorismo nos problemas estudados, sendo mais eficientes quando comparados com outras abordagens da literatura / Abstract: This thesis proposes, as main contribution, new linear matrix inequalities conditions for stability analysis and control synthesis of continuous and discrete-time Takagi-Sugeno fuzzy systems. A state feedback control law is considered and, for continuous-time systems, static and dynamic output feedback controllers of arbitrary order are also determined. The H2 and H? guaranteed costs are adopted as performance criteria. The proposed Lyapunov functions, more general than the others in the literature, are constructed as fuzzy combinations of quadratic in the state functions that are homogeneous polynomials of arbitrary degree depending on the membership functions of the fuzzy systems. The membership functions are modeled in a space defined by the Cartesian product of simplexes in the same instant of time, in the continuous-time case, or in multiple instants of time, yielding finite memory controllers depending on the present and past parameters, in the discrete-time case. In the continuous-time synthesis conditions, the premise variables used in the control law can be defined by the designer, accordingly to real-time availability, as a selective feature of the controller. Two different situations are considered in terms of the rates of variation of the membership functions. A convex set models the space of the timederivatives of the membership functions if some upper bounds of the variation rates are known. For arbitrary rates, when the premise variables are the states of the system, a line-integral Lyapunov function is considered associated with a two steps procedure. At the first step, a state feedback is computed and used as an input for the second step, that provides, if possible, a state feedback controller that take into account more stringent performance specifications, or static or dynamic controllers, of full and reduced orders. Numerical examples illustrate the results, showing that the proposed approaches can be less conservative and more efficient when compared with other methods available in the literature / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Juan Francisco Camino dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T01:28:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_LuisAntonio_M.pdf: 1882720 bytes, checksum: efb662d3473168965c88de41357ef029 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O presente trabalho investiga os problemas de estabilidade assintótica e desempenho H'INFINITO' de sistemas lineares a parâmetros variantes discretos no tempo. São fornecidas condições suficientes para análise de estabilidade, análise de desempenho H'INFINITO' e síntese de controladores estáticos de realimentação de saída robustos e por ganho escalonado. Além disso, é proposto um método de parametrização polinomial homogênea de sistemas LPV afins. Assume-se que a matriz do sistema tem dependência polinomial homogênea de grau arbitrário sobre os parâmetros que variam dentro de um politopo com conhecidos limitantes sobre suas taxas de variação. As propriedades geométricas do domínio politópico são exploradas para se obter um conjunto finito de desigualdades matriciais lineares que levam em consideração os limitantes sobre as taxas de variação dos parâmetros. As condições LMIs são obtidas usando uma função de Lyapunov quadrática nos estados com dependência polinomial homogênea dos parâmetros variantes em instantes sucessivos de tempo. As condições fornecidas são aplicadas no modelo LPV de um sistema vibroacústico. Comparações com resultados numéricos encontrados na literatura mostram os benefícios das técnicas propostas / Abstract: This work investigates stability and H'INFINITE' performance of discrete-time linear parameter varying systems. Sufficient conditions for stability analysis, H'INFINITE' performance analysis and synthesis of both robust and gain-scheduled static output feedback controller are provided. It is assumed that the system matrices have a homogeneous polynomial dependence of arbitrary degree on the time-varying parameters. Thus, a homogeneous-polynomially parametrization method for affine LPV systems is proposed. The parameters are assumed to vary inside a polytope and to have known bounds on their rates of variation. The geometric properties of the polytopic domain are exploited to derive a finite set of LMIs that take into account the bounds on the rates of variation of the scheduling parameters. The LMI conditions are obtained using a quadratic in the state Lyapunov function with a homogeneous polynomial dependence on the scheduling parameters at successive instants of time. The proposed techniques are applied to an LPV model of a vibroacoustic setup. Comparisons with numerical results found in literature show the benefits of the proposed approach / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Pedro Luis Dias Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:23:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leite_ValterJuniordeSouza_D.pdf: 4310851 bytes, checksum: bcd0414d19eb46e02496290857fdf9bc (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho trata da aplica¸c¿ao de funcionais de Lyapunov e Lyapunov-Krasovskii dependentes de parâmetro a alguns problemas selecionados da área de controle robusto, a saber: D-estabilidade robusta de polítipo de matrizes, D-estabilidade robusta de politopos de polinômios matriciais, estabilidade robusta de sistemas neutrais com atrasos variantes no tempo e controle robusto H8 de sistemas discretos no tempo com atraso nos estados. É utilizada a representação politópica para as incertezas dos sistemas estudados. São obtidas formulações convexas, na forma de desigualdades matriciais lineares, suficientes para a solução dos problemas selecionados. Essas condições podem ser resolvidas numericamente de maneira eficiente por meio de algoritmos especializados baseados em pontos interiores. Os resultados obtidos são menos conservadores que os encontrados na literatura, baseados em geral na estabilidade quadrática, isto é, as matrizes dos funcionais são fixas e independentes da incerteza / Abstract: This work deals with the application of parameter dependent Lyapunov and Lyapunov-Krasovskii functionals to some selected problems of robust control: robust D-stability of polytopes of matrices, robust D-stability of polytopes of polynomial matrices, robust stability of uncertain neutral systems with timevarying delays and robust H8 control of uncertain discrete time delay systems. The polytopic representation is used to describe the uncertainties. Convex formulations are obtained, in terms of inear matrix inequalities, that are sufficient for the solution of the selected problems. Those conditions can be solved in a efficient way through specialized interior point algorithms. The obtained results are less conservative than those from the literature, in general based on quadratic stability, i.e., the matrices in the functionals are fixed and do not depend on the uncertainty / Doutorado / Automação / Doutor 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 2018-08-06T10:51:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RicardoCoracaodeLeaoFontourade_D.pdf: 881205 bytes, checksum: 053263f18afcf3085a0fc073e1594d2d (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A principal contribuição desta tese é a proposta de uma metodologia para solução de desigualdades matriciais lineares dependentes de parâmetros que freqüentemente aparecem em problemas de análise e controle robusto de sistema lineares com incertezas na forma politópica. O método consiste na parametrização das soluções em termos de polinômios homogêneos com coeficientes matriciais de grau arbitrário. Para a construção dessas soluções, um procedimento baseado em resoluções de problemas de otimiza¸c¿ao na forma de um número finito de desigualdades matriciais lineares 'e proposto, resultando em seqüências de relaxações que convergem para uma solução polinomial homogênea sempre que uma solução existe. Problemas de análise robusta e custo garantido s¿ao analisados em detalhes tanto para sistemas a tempo contínuo quanto para sistemas discretos no tempo. Vários exemplos numéricos são apresentados ilustrando a eficiência dos métodos propostos em termos da acurácia dos resultados e do esforço computacional quando comparados com outros métodos da literatura / Abstract: This thesis proposes, as main contribution, a new methodology to solve parameterdependent linear matrix inequalities which frequently appear in robust analysis and control problems of linear system with polytopic uncertainties. The proposed method relies on the parametrization of the solutions in terms of homogeneous polynomials of arbitrary degree with matrix valued coefficients. For constructing such solutions, a procedure based on optimization problems formulated in terms of a finite number of linear matrix inequalities is proposed, yielding sequences of relaxations which converge to a homogeneous polynomial solution whenever a solution exists. Problems of robust analysis and guaranteed costs are analyzed in details for continuous and discrete-time uncertain systems. Several numerical examples are presented illustrating the efficiency of the proposed methods in terms of accuracy and computational burden when compared to other methods from the literature / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Pedro Luis Dias Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T18:08:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Agulhari_CristianoMarcos_D.pdf: 2096468 bytes, checksum: 0e762392c4ee0ab5e249ccd096ab4acf (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: As principais contribuições desta tese consistem no desenvolvimento de métodos para a síntese de controladores e para a análise de estabilidade de sistemas lineares, variantes ou invariantes no tempo. Com relação aos sistemas invariantes no tempo, o objetivo é a síntese de controladores robustos de ordem reduzida para sistemas a tempo contínuo com parâmetros incertos. O método apresentado para a síntese baseia-se em uma técnica de dois estágios, em que um ganho de realimentação de estados é construído no primeiro estágio e posteriormente utilizado no segundo estágio, que fornece o controlador robusto desejado. Cada etapa consiste na resolução de condições sob a forma de desigualdades matriciais lineares. No caso de sistemas variantes no tempo, em geral, dependendo das informações disponíveis, dois modelos matemáticos podem ser utilizados. Por um lado, para sistemas cujos elementos variantes no tempo são limitados em norma, mas não são completamente conhecidos, é possível utilizar modelos dependentes de parâmetros variantes no tempo, que levam a uma representação politópica. Nesse caso, a técnica de estabilização proposta é baseada no método de dois estágios, para gerar controladores dependentes dos parâmetros. Supõe-se que os parâmetros sejam mensuráveis em tempo real, e os controladores são sintetizados de forma a serem robustos a ruídos nas medições. Por outro lado, se a dinâmica variante no tempo é conhecida, o sistema pode ser tratado diretamente sem que seja utilizado nenhum tipo de parametrização. Duas técnicas de síntese são propostas para esse caso: a construção de ganhos estabilizantes utilizando diretamente a matriz de transição de estados, e uma técnica de síntese projetada a partir de um novo critério para a verificação da estabilidade do sistema. A validade dos métodos propostos é ilustrada por meio de exemplos numéricos, que mostram a qualidade dos resultados que podem ser obtidos / Abstract: The main contributions of this thesis concern the development of methods for the stability analysis and the synthesis of controllers for linear systems, either time varying or time-invariant. Concerning time-invariant systems, the objective is the synthesis of reduced-order robust controllers for continuous-time systems with uncertain parameters. The method presented for the synthesis is based on a two-stage technique, in which a stabilizing state-feedback gain is constructed in the first stage and then applied on the second stage to search for the desired controller. Each stage consists in the resolution of conditions based on linear matrix inequalities. In the case of time-varying systems, depending on the amount of available information, two mathematical models may be used. On one hand, if the time-varying elements of the system are not entirely known, one can model the system as function of time-varying parameters, resulting on a polytopic representation. In this case, the stabilization method proposed is based on the two-stage technique, which yields parameter-dependent controllers. The parameters are supposed to be real-time measurable, and the controllers are robust with respect to noises and uncertainties on the measures. On the other hand, if the time-varying dynamics are known, the system may be directly handled without using any parameterization. Two synthesis techniques are proposed in this case: the construction of stabilizing gains by using the state transition matrix, and a synthesis technique derived from a new stability criterion for time-varying systems. The validity of the proposed methods is illustrated through numerical examples that show the efficiency of the results that can be obtained / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica