Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-10Bitstream added on 2014-06-13T18:49:40Z : No. of bitstreams: 1 caun_ap_me_ilha.pdf: 919724 bytes, checksum: afeca633ca3cfd0780cb33c363186934 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta uma nova estratégia de controle discreto. A técnica é baseada em Modos Deslizantes Discretos, utilizando uma lei de controle suave. Quando um algoritmo de controle é implementado em um computador digital, existe um atraso no tempo de computação, devido ao tempo de execução das instruções. Neste trabalho, vamos assumir que estes atrasos são constantes e menores que um período de amostragem. A presença do atraso no tempo de computação não apenas reduz a estabilidade e robustez, mas também degrada a performance de controle. O novo controlador proposto é projetado para atuar na presença destes atrasos, melhorando substancialmente o desempenho do controle. Outra propriedade importante deste controlador é a possibilidade de trabalhar com períodos de amostragem mais altos, garantindo o uso de freqüências mais baixas de processamento, ou seja, proporcionando uma economia do hardware de atuação. A nova lei de controle proposta foi aplicada na estabilização de quatro sistemas incertos e de natureza instável: Sistema Bola e Viga, Sistema Pêndulo Invertido Linear, Sistema Pêndulo Invertido Rotacional e Sistema Pêndulo Invertido Rotacional Duplo. Resultados das simulações são apresentados e comparados com resultados de outro controlador de Modo Deslizante, proposto na literatura, caracterizando um estudo comparativo, onde a eficácia do novo controlador projetado se mostra evidente, devido a seu algoritmo de fácil elaboração prática. Para melhor visualização do comportamento dos sistemas estudados e visando a contribuição no aprendizado de sistemas de controle, modelos de animação em três dimensões foram utilizados. / This work presents a new strategy of discrete-time control. The technique is based on Discrete-Time Sliding Modes, using a smooth control law. When a control algorithm is implemented in a digital computer, there is a computation time delay, due the execution time of the instructions. In this work, we go to assume that these delays are constant and smaller than a sampling period. The presence of the computation time delay not only reduces the stability and robustness, but also degrades the control performance. The new considered controller is projected to work in the presence of these delays, improving substantially the performance of the control. Another important property of this controller is the possibility to work with higher sampling periods, guaranteeing the use of lower frequencies of processing, providing an economy of the actuation hardware. The new control law proposal was applied in the stabilization of four uncertain systems with unstable nature: Ball and Beam System, Linear Inverted Pendulum System, Rotational Inverted Pendulum System and Double Rotational Inverted Pendulum System. Simulations results are presented and compared with results of other Sliding Mode controller, proposed in the literature, characterizing a comparative study, where the effectiveness of the new designed controller shows evident, due your algorithm of easy practical elaboration. For better visualization of the behavior of the systems studied and aiming at the contribution in the learning of control systems, models of animation in three dimensions had been used.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6840_1.pdf: 8336904 bytes, checksum: 3f07d3691d1be88c6c39975295ee8528 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Retificadores trifásicos controlados são amplamente utilizados em aplicações que requerem fluxo de potência bidirecional. Além disso, têm sido cada vez mais empregados a fim de se reduzir a poluição harmônica na rede elétrica. Tradicionalmente, o controle destes retificadores é feito através da corrente, em referencial orientado pelo vetor tensão da rede. Problemas surgem neste tipo de sistema, quando a tensão da rede elétrica apresenta harmônicos em excesso, principalmente em relação à sincronização do referencial. Já existem vários métodos de detecção de fase (PLLs) capazes de amenizar estes problemas. Entretanto, a utilização de outro referencial, o referencial orientado pelo vetor fluxo virtual, promete dispensar o uso de PLLs. Este referencial é utilizado, geralmente, em técnicas de controle direto de potência. Portanto, os principais objetivos deste trabalho são: realizar um estudo das principais técnicas de controle direto de potência já existentes; propor uma nova técnica robusta de controle direto de potência orientado pelo fluxo virtual utilizando a teoria de controle digital por modos deslizantes e comparar as técnicas de controle direto de potência à tradicional técnica de controle de corrente

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6858_1.pdf: 6691710 bytes, checksum: f00645af07bcace9e7fe9ab89b57813c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Companhia Hidro Elétrica do São Francisco / O presente trabalho tem por objetivo principal apresentar uma análise do desempenho das principais técnicas de controle de conversores trifásicos, tipo fonte de tensão, conectados a redes elétricas durante transitórios em sistemas elétricos. Portanto, em todas as simulações realizadas neste trabalho o conversor foi conectado ao sub-sistema Leste da CHESF, representado no ATP por dezesseis barras interligadas através de linhas de transmissão modeladas a parâmetros distribuídos, transformadores de potência com suas curvas de magnetização implementadas, além de compensadores síncronos. Tudo isso visa reproduzir com maior fidelidade fenômenos transitórios comuns à rotina diária dos sistemas elétricos de potência. Todas as técnicas foram modeladas em linguagem MODELS, a fim de serem integradas ao ATP durante a simulação, e duas delas, baseadas em controle por modos deslizantes, são propostas com o objetivo de garantir robustez a variações paramétricas, característica desejável, mas ainda não presente nas técnicas atuais

O objetivo principal deste trabalho de Mestrado é avaliar compensadores que tentam diminuir o efeito do atrito estático existente em válvulas de controle. Os compensadores de atrito utilizados neste trabalho foram: CR1, CR2 Knocker, Two-move, controle por modos deslizantes e controle por modos deslizantes integrador. Estes compensadores são implementados em um ambiente industrial (SDCD). Devido ao atrito, o sistema tem um comportamento não-linear, o qual pode afetar o bom rendimento de um controlador PID, sendo que o sistema em malha fechada pode ter oscilações. Então, para obter uma diminuição do efeito do atrito, empregam-se compensadores de atrito. Para implementá-los, é necessário conhecer os parâmetros do atrito existente. Portanto, a primeira parte deste trabalho consiste em uma explicação dos diferentes modelos e métodos que se vai usar neste trabalho. Também foram realizadas simulações das estratégias de controle utilizadas. Após estes tópicos, vai se identificar o modelo do sistema que conta com uma malha de controle de vazão, com o objetivo de auxiliar na sintonia do controlador PID. Depois, introduzem-se os compensadores de atrito, os quais tentam minimizar os índices ITAE (Integrated Time Absolute Error) e IAE (Integrated Absolute Error), bem como o desgaste que se produz nos equipamentos, devido ao uso (excessiva movimentação da haste das válvulas). O objetivo assumido é implementar as estratégias de controle em um software industrial. Os resultados mostraram que os compensadores CR1 e CR2 obtiveram os melhores índices de desempenho e conseguiram compensar o atrito na haste da válvula de controle. / The main objective of this work is to evaluate compensators that try to decrease the static friction effect existent in control valves. The friction compensaters used in this work were: CR1, CR2, Knocker, Two-move, sliding mode control and sliding mode control with integrator. These compensators are implemented in an industrial environment (DCS). Due to friction, the system has a nonlinear behavior, which may affect the good performance of a PID controller, wherein the closed loop system can have oscillations. So to get a decrease in the effect of friction, friction compensators are employed. To implement them, it is necessary to know the parameters of the friction existent. So the first part of this work consists of an explanation of the different models and methods that will be use in this work. Also, simulations were made of the control strategies used. After these topics, it will be identify the system model which has a own control loop, in order to help the PID controller tuning. Then it will be introduced friction compensators, which attempt to minimize the ITAE (Integral Time Absolute Error) and IAE (Integrated Absolute Error), and wear that occurs on the equipment due to the use (excessive movement of the valve stem). The assumed objective is to implement control strategies in industrial software. The results show that the compensators CR1 and CR2 have the best performance indexes and they compensate for the friction in the control valve stem.

Orientador: Cláudio Kitano / Abstract: Interferometers are extremely sensitive measurement devices, which use the principle of interference between two or more sources of light to generate a pattern of constructive and destructive interference. This pattern contains information about the physical phenomenon under study, and their light intensity can be used to calculate the optical path difference traveled by the two beams. The optical path difference and light intensity relationship is given by a cosine type function. Large disturbances can change the interferometer operation point, reaching nonlinear regions of the interferometric curve and even inducing ambiguities due to the periodicity of the input/output relationship. The present work concerns with the modeling, development and application of a control strategy based on sliding mode control, in a two-beam quadrature interferometer. It was used the high gain approach, which consists in to fully compensate the phase shifts induced on the sensor arm with the control system, in such a way that the voltage control signal becomes proportional to the phase disturbances. Therefore, the demodulation process does not require phase unwrapping algorithms. This implemented system showed capability to improve dynamic range and bandwidth when compared with other control systems in literature that were based on different high gain approach topologies. Also a new method of interferometric phase demodulation is proposed allying this control strategy to a virtual emulated inte... (Complete abstract click electronic access below) / Resumo: Interferômetros são dispositivos de medição extremamente sensíveis, os quais utilizam o princípio de interferência entre duas ou mais fontes de luz para gerar um padrão de interferência construtiva e destrutiva. Este padrão contém informação sobre os fenômenos físicos sob estudo, e sua intensidade luminosa pode ser usada para calcular a diferença de caminho óptico acumulada pelos dois feixes de luz. A diferença de caminho óptico e a intensidade de luz são relacionadas por uma função cossenoidal. Grandes distúrbios podem alterar o ponto de operação do interferômetro, alcançando regiões não lineares da curva característica do interferômetro e até mesmo induzindo ambiguidades, devido à periodicidade da relação entrada/saída. Este trabalho preocupou-se com o modelamento, desenvolvimento e aplicação de uma estratégia de controle baseada em controle com modos deslizantes, em um interferômetro de dois feixes em quadratura. Foi utilizada a abordagem de alto ganho, a qual consiste em utilizar o sistema de controle para compensar completamente os deslocamentos de fase induzidos no braço sensor, de tal forma que o sinal de controle se relaciona com os deslocamentos de fase por uma equação de reta. Portanto o processo de demodulação não necessita de algoritmos de desdobramento de fase. O sistema implementado mostrou capacidade de melhorar a faixa dinâmica e largura de banda quando comparado com outros sistemas de controle na literatura, também baseados na abordagem de alto ganho. Destaca... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-05-05Bitstream added on 2014-06-13T19:08:07Z : No. of bitstreams: 1 rodrigues_fb_me_ilha.pdf: 1021426 bytes, checksum: 028694c19f815498611014f84cf91e78 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Usando uma função de resíduos, é proposto um novo esquema para melhoria da robustez e acomodação de falhas através de sistemas com multicontroladores. O projeto de um preditor contínuo e um Controlador com Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV-MD) contínuo são apresentados para obter bomdesempenho na presença de atraso no sinal de entrada. Projetos de Controladores Discreto com Modos Deslizantes (CDMD) são apresentados de modo a obter boa performance para o sistema mesmo na presença de várias situações de falhas e incertezas paramétricas. Para adaptar o controlador a cada situação de operação do sistema, uma estratégia baseada na menor das funções de resíduos é proposta. O esquema proposto é aplicado em um modelo de eixos laterais que descrevem as condições de vôo de um avião L-1011, em um Sistema Pêndulo Invertido Rotacional e em um Sistema de Simulação de Vôo de Helicóptero para ilustrar os procedimentos do projeto e a efetividade do método. / Using the residuals functions, it is proposed a new scheme to improve robustness and fault accommodation by controller adaptation. A Variable Structure Control and Sliding Mode VSCSM design is presented to improve the performance of systems when computation time delay fault is present. A Discrete SlidingMode Control (DSMC) design is presented to control several fault situations and parametric uncertainties. To adapt the controller to fault condition, a strategy based on the residuals functions is proposed. The scheme is applied to a lateral axis model of a L-1011 in cruise flight conditions, a RotaryMotion Inverted Pendulum System and a Helicopter Flight Simulation System to illustrate the design procedures and the effectiveness of the method.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-29Bitstream added on 2014-06-13T19:48:58Z : No. of bitstreams: 1 jacomeli_jr_me_ilha.pdf: 1801701 bytes, checksum: 7e0a2edc93d23563d2882556d106d710 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Devido ao grande crescimento em tamanho e complexidade dos sistemas de potência interconectados, surge a necessidade de se desenvolver novas técnicas de controle de geração. Eram usados modelos simplificados para a análise, assim como outras abordagens. Atualmente, novas modelagens levam em conta muitos outros parâmetros que antes não eram utilizados, aproximando cada vez mais a planta modelada com a planta real. Grandes esforços têm sido feitos no controle automático da geração de sistemas de potência interconectados. Para tanto, foram utilizados neste trabalho um observador com modo deslizante e leis de controle com modo deslizante analógica e controle com modo deslizante digital para análise de desempenho do controle de geração, utilizando a planta de um sistema com geração térmica e geração hidráulica interconectados. / Due to the great growth in size and complexity of the interconnected power systems, it appears of developing of new techniques of generation control. Simplified models were used for the analysis, as well as for other approaches. Nowadays, new modellings take into account many other parameters that before were not considered, approximating the modeled plant with the real plant. Great efforts have been made in the automatic generation control of the interconnected power systems. In this work an observer with sliding mode and control laws with analogical sliding mode and control with digital sliding mode, with the plant of an interconnected system with thermal generation and hydraulic generation, were proposed and analyzed.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-11Bitstream added on 2014-06-13T20:09:52Z : No. of bitstreams: 1 damazo_ga_me_ilha.pdf: 760851 bytes, checksum: d1a0f2a22e4917da6787ce545199a696 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O enfoque principal do trabalho foi dado ao Controle Discreto com Modos Deslizantes(CDMD) aplicado em sistemas que possuem atraso no processamento do sinal de controle e acesso somente à saída do sistema. A estratégia de controle tem por objetivo a utilização de técnicas de controle com modos deslizantes para a elaboração de uma lei de controle simples e robusta às incertezas da planta e ao atraso. O observador de estados apresentado possui características de modo deslizante, o qual realiza a estimação robusta do vetor de estados que na maioria dos casos práticos não é totalmente acessível. Os métodos de projetos propostos podem ser aplicados no controle de plantas estáveis ou instáveis com atraso no sinal de controle e acesso somente à saída da planta. Para comprovar a eficiência dos projetos apresentados neste trabalho, analisou-se o controlador atuando com acesso a todos estados e o controlador atuando juntamente com o observador robusto para a estimação dos estados. Os resultados foram obtidos através de simulações no Sistema Bola e Viga, Sistema Pêndulo Invertido Linear e Sistema Pêndulo Invertido Rotacional que são exemplos de plantas de natureza instável. / The main focus was placed on the Discrete Sliding Mode Control (DSMC) applied to systems that have a delay in the processing of the control signal and access to the system output only. The control strategy is intended to use control techniques of sliding modes to elaborate a simple and robust control law against the uncertainties of the plant and the delay. The states observer presented has the characteristics of a sliding mode, which performs the robust estimation of the states vector that, in most practical cases, is not fully accessible. The design methods proposed may be applied to the control of stable or unstable plants with delay on the control signal and access to the plant output only. In order to attest the efficiency of the design presented in this work, the controller was analyzed at work with access to all states and jointly with the robust observer to estimate the states. The results were obtained by means of simulations in the Ball and Beam System, Linear Inverted Pendulum System, and Rotational Inverted Pendulum System, which are examples of plants of unstable nature.

O objetivo principal deste trabalho de Mestrado é avaliar compensadores que tentam diminuir o efeito do atrito estático existente em válvulas de controle. Os compensadores de atrito utilizados neste trabalho foram: CR1, CR2 Knocker, Two-move, controle por modos deslizantes e controle por modos deslizantes integrador. Estes compensadores são implementados em um ambiente industrial (SDCD). Devido ao atrito, o sistema tem um comportamento não-linear, o qual pode afetar o bom rendimento de um controlador PID, sendo que o sistema em malha fechada pode ter oscilações. Então, para obter uma diminuição do efeito do atrito, empregam-se compensadores de atrito. Para implementá-los, é necessário conhecer os parâmetros do atrito existente. Portanto, a primeira parte deste trabalho consiste em uma explicação dos diferentes modelos e métodos que se vai usar neste trabalho. Também foram realizadas simulações das estratégias de controle utilizadas. Após estes tópicos, vai se identificar o modelo do sistema que conta com uma malha de controle de vazão, com o objetivo de auxiliar na sintonia do controlador PID. Depois, introduzem-se os compensadores de atrito, os quais tentam minimizar os índices ITAE (Integrated Time Absolute Error) e IAE (Integrated Absolute Error), bem como o desgaste que se produz nos equipamentos, devido ao uso (excessiva movimentação da haste das válvulas). O objetivo assumido é implementar as estratégias de controle em um software industrial. Os resultados mostraram que os compensadores CR1 e CR2 obtiveram os melhores índices de desempenho e conseguiram compensar o atrito na haste da válvula de controle. / The main objective of this work is to evaluate compensators that try to decrease the static friction effect existent in control valves. The friction compensaters used in this work were: CR1, CR2, Knocker, Two-move, sliding mode control and sliding mode control with integrator. These compensators are implemented in an industrial environment (DCS). Due to friction, the system has a nonlinear behavior, which may affect the good performance of a PID controller, wherein the closed loop system can have oscillations. So to get a decrease in the effect of friction, friction compensators are employed. To implement them, it is necessary to know the parameters of the friction existent. So the first part of this work consists of an explanation of the different models and methods that will be use in this work. Also, simulations were made of the control strategies used. After these topics, it will be identify the system model which has a own control loop, in order to help the PID controller tuning. Then it will be introduced friction compensators, which attempt to minimize the ITAE (Integral Time Absolute Error) and IAE (Integrated Absolute Error), and wear that occurs on the equipment due to the use (excessive movement of the valve stem). The assumed objective is to implement control strategies in industrial software. The results show that the compensators CR1 and CR2 have the best performance indexes and they compensate for the friction in the control valve stem.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In the recent years we have seen that due scarcity of fossil fuels it becomes increasingly important the improvement of renewable energy such as micro hydro generation, solar energy, wind power and others. The reason for such importance is related to the consolidation of what has being called future in terms of power generation, which is based on power generation through decentralization of interconnected small generators and consumer centers. The distribution level, distributed on generation sources along with the loads connected to its bus, creates a microgrid. Depending on the instantaneous load and installed generation capacity a microgrid can behave as a consumption point or power generation at different times, being able to operate also connected to the network or isolated form according to the provided power quality or system needs in case of failure. A generation system based on a self-excited induction generator operates isolated meeting the microgrid demands. This type of electricity micro generation can answer a series of small loads by taking the advantage of the use of small waterfalls and also wind turbines, located outside major urban centers, mainly due to its characteristics of mechanical robustness and low cost when compared to synchronous machines. These energy resources can meet the need of rural properties that are not next to the electrical system, can also be a great solution for people living on islands and oil platforms. In this fashion this Master s Thesis deals with the study of a robust control based on sliding mode of a GIAE system for regulating voltage based on a static converter reactive distributed DSTATCOM. The frequency control was not covered in this in this research; however, the voltage regulation is performed from the control of reactive power assembly. This way the use of an implemented system containing a coupling motor-generator and a PWMinverter emulates the behavior of a hydro or wind micro power plant. The GIAE terminals feed a bus where are connected loads with different characteristics, featuring a microgrid, which aims to control the supply voltage stability from the generator to the isolated system. Throughout this dissertation, simulation and experimental results are presented in order to demonstrate the applicability method to control its performances and the technical feasibility of the system. / Nos últimos anos se viu que a escassez dos combustíveis fosseis se torna cada vez mais importante o aprimoramento das energias renováveis, tais como: micro hidro geração, energia solar, energia eólica e outras. A razão para tal importância se deve a consolidação do que é chamado futuro em termos de geração de energia, sendo este baseado na descentralização da geração de energia através de redes interligadas de pequenos centros geradores/consumidores. A nível de distribuição, as fontes de geração distribuída, juntamente com as cargas conectadas ao seu barramento, formariam o que é definido como uma micro-rede. Dependendo da carga instantânea e da capacidade de geração instalada, uma microrede pode comportar-se como um ponto de consumo ou de geração de energia em diferentes momentos, sendo capaz também de operar conectada à rede ou de forma ilhada de acordo com a qualidade da energia fornecida ou necessidade do sistema em caso de falta. Um sistema de geração baseada em um gerador de indução auto excitado (GIAE) operando isolado (ilhado) o que vem a atender estas demandas das chamadas micro-redes. Este tipo de microgeração de energia elétrica pode atender uma série de pequenas cargas se valendo da utilização de pequenas quedas d água e também turbinas eólicas, localizadas fora dos grandes centros urbanos, devido basicamente as suas características de robustes mecânica e baixo custo, quando comparadas às máquinas síncronas. Estes recursos energéticos podem suprir a necessidade de propriedades rurais ou comunidades isoladas, tais como na região Amazônica, que não estejam próximas do sistema elétrico. Algumas técnicas de controle foram utilizadas para o sistema GIAE, tais como controladores por histerese e controladores proporcionais-integrais, as quais apresentaram a vantagem relacionada a simplicidade estrutural, porém os controladores não apresentam um grau de robustez adequado. Neste sentido, a presente Dissertação de Mestrado trata do estudo de um controle robusto baseado em modos deslizantes de um sistema GIAE para regulação de tensão baseado em um conversor estático de reativos distribuído DSTATCOM. Este controlador busca incrementar o grau de robustez se comparado aos controladores anteriormente propostos. O controle de frequência não foi abordado nesta dissertação, porém, a regulação de tensão é realizada a partir do controle da potência reativa do conjunto. Utilizando um sistema implementado contendo um acoplamento motor/gerador e um inversor pwm que pode emular o comportamento de uma micro central hidrelétrica ou eólica. Os terminais do GIAE alimentam um barramento onde são conectadas cargas com características distintas, caracterizando uma micro-rede, tendo como objetivo a regulação de tensão fornecida pelo gerador ao sistema isolado. Ao longo desta dissertação, resultados de simulações e experimentais são apresentados, a fim de que, seja demonstrada a aplicabilidade dos métodos de controle, seus desempenhos e a viabilidade técnica do sistema.