CHAVES, F. S. Teoria dos jogos aplicada ao controle de potência e à equalização adaptativa em sistemas de comunicação móvel. 2005. 139 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-04T14:02:26Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_fschaves.pdf: 1931304 bytes, checksum: 413a30e84aa6cf626a6c60411fa0b812 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-05T17:40:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_fschaves.pdf: 1931304 bytes, checksum: 413a30e84aa6cf626a6c60411fa0b812 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-05T17:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_fschaves.pdf: 1931304 bytes, checksum: 413a30e84aa6cf626a6c60411fa0b812 (MD5) Previous issue date: 2005-10-07 / Game theory is a branch of the Mathematics concerned with the analysis of interactions between competing elements, which are found in conflicting situations, and concerned with the formulation of decision strtegies. This theory is potentially applicable to communications systems problems, since elements in conflicting situations can be identified in some of such problems.Two problems are here considered: the transmit power control and the adaptive channel equalization. Both problems are related to interference, which is one of the most important limiting factors for the cellular system perfomance. Transmit power control consist of a procedure for multi-acess interference management. A new game theoretical approach to power control problem is considered, resulting in a new way to deduce the classical power control algorithm DPC(Distributed Power Con trol). A new algorithm, denoted GT-DPC(Game-theoretic Distributed Power Control), is developed and can be seen as a general form of DPC algorithms for best effort services, since for a unique transmit power level it provides data rates higher than DPC. Furthermore, it allows the power resource management in the presence of services, since for a unique transmit power level it provides data rates higher than DPC. Furthermore, it allows the power resource management in the presence of services with different characteristics. In this case, the algorithm is denoted GT-MSDPC(Game-Theoretic Multi-Service Distributed Power Control). The perfomace of the proposed algorithms for single-service and multi-service systems is demostrated through computational experiments whch simulate TDMA(Time Division Multiple Acess) and CDMA(Code Division Multiple Acess) cellular Systems. The game theory application to adaptive equalization, which is the procedure to combat the intersymbol interference, is related to worst case situations. The H filter(robust filter) is deduced by applying game-theoretic concepts. Furthermore, their relations with the Kalman filter are presented. Through computational experiments wihch simulate GSM(Global System for Mobile Communications) cellular system, both filters have their perfomance as adaptive channel equalizers valued in two different scenarios. In the first one,different speeds are attributed to the user, and results show that both RLS and H equalizer present similar perfomances. In the secon scenario, impulsive noise is considered. Impulsive noise may have external sources, as motors ignition, energy transmission lines or microwaves ovens. In this scenario, the H equalizer robustness is demontrated, so as the RLS perfomance degradation. A hybrid RLS-H equalizer is proposed, obtaining expressive gains with respect to conventional RLS equalizer. / A teoria dos jogos é um ramo da matemática dedicado à análise das interações entre elementos concorrentes, que se encontram em situação de conflito, e à formulação de estratégias de decisão. O potencial de aplicação desta teoria em sistema de comunicação móvel é considerado, já que em alguns dos problemas podem ser identificados elementos em situação de conflito. Dois problemas são aqui abordados, a saber, o controle de potencia de transmissão e a equalização adaptativa de canal. Ambos estão relacionados à interferência, que é um dos mais importantes fatores limitantes do desempenho de sistemas de telefonia celular. O controle de potência de transmissão consiste em um procedimento de gerenciamento da interferência de múltiplo acesso. Uma nova abordagem deste problema, via teoria dos jogos é considerada nesta dissertação, resultando em uma nova dedução do algoritmo clássico de controle de potência DPC (do inglês Distributed Power Control). Um novo algoritmo denominado GT-DPC ( do inglês Game – Theoretic Distributed Power Control), é desenvolvido e se revela uma forma geral do algoritmo DPC. O algoritmo GT-DPC se mostra mais eficiente em termos de energia do que os algritmos convencionais para serviços de qualidade flexível( melhor esforço), isto é, para um mesmo nível de potência de transmissão mais altas do que o DPC. Além disso, este algoritmo permite o gerenciamento dos recursos de potência em cenários de coexistência de serviços com diferentes características. Neste caso, o Lgoritmo é denominado GT-MSDPC ( do inglês Game-Theoretic Multi- Service Distributed Power Control).O desempenho dos algoritmos propostos para sistemas de serviços é avaliado através de simulações computacionais que emulam os sistemas celulares TDMA( do inglês Time Division Multiple Acess) e CDMA(do inglês Code Division Multiple Acess). A aplicação da teoria dos jogos à equalização adaptativa de canal, que é o procedimento de combate à interferência entre símbolos, está relacionada a situações de pior caso. O filtro H( filtro robusto) é derivado através da aplicação de conceitos da teoria dos jogos. Além disso, suas interrelações com o filtro de Kalman(RLS) são apresentadas. Por meio de simulações computacionais que emulam o sitema de telefonia celular GSM(do inglês Global System for Mobile Communications), ambos os fltros têm se desempenho como equalizador adaptativo de canal avaliado em dois diferentes cenários. No primeiro deles, diferentes velocidades são atribuídas ao usuário, e os resultados mostram que o Rls e o equalizador H apresentam desempenhos comparáveis. No segundo, considera-se a presença de ruído impulsivo, que pode ser uma consequência do assincronismo de interferência d múltiplo acesso, ou que pode ter fontes externas ao sistema de comunicação, como a ignição de motores, llinhas de transmissão de energia, fornos de microondas, entre outros. Neste segundo cenário, a robustez do equalizador H fica demonstrda, assim como a degradação do desempenho do RLS. Um equalizador híbrido RLS-H é proposto, com a obtenção de ganhos expressivos com respeito ao equalizador RLS convencional.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T14:37:35Z No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T14:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TÚLIO ALBUQUERQUE DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2016.pdf: 5822647 bytes, checksum: 7cd3ed5c6dd5eedcd93037a70c98ddd7 (MD5) Previous issue date: 2016-10-18 / Capes / Este trabalho trata da aplicação da geração fotovoltaica residencial associada à utilização de banco de baterias com a finalidade de reduzir à elevação e variação da potência injetada na rede. Dessa forma o sistema de armazenamento é utilizado para absorver a energia excedente imposta pela geração ao longo do dia fornecendo ou absorvendo potência constante a rede elétrica. Diante desta abordagem, este trabalho tem por objetivo descrever e analisar estratégias de controle em sistemas FV associadas ao controle de carga e descarga de um banco de baterias chumbo-ácido associadas em série, para reduzir a alta potência injetada na rede, devido ao fato que o pico de geração, muitas vezes não coincide com o horário de pico de consumo. Foram apresentadas topologias convencionais para este tipo de sistema e partir da escolha de uma topologia genérica, foi obtido à modelagem do sistema FV/Bateria conectado a rede elétrica para obter as funções de transferência e respectivas malhas de controle da planta. Na sequência foi feito uma avaliação das estratégias de controle aplicadas, gerando resultados por simulação e experimentais que validam as estratégias analisadas. Para avaliar a redução da potência injetada na rede com a inserção do sistema de armazenamento, foi descrito um modelo simplificado da rede de BT. Os resultados obtidos via simulação comprovaram que foi possível regular adequadamente o fluxo de potência dos painéis para as baterias e a rede elétrica, como também reduzir a variação e elevação da potência na rede, gerada pela mudança dos níveis de irradiação. Como consequência desta ação foi evidenciada também à redução da elevação da tensão no Ponto de Acoplamento comum (PAC). / This work deals with the application of residential photovoltaic generation associated with the use of battery banks with the purpose of reducing the elevation and variation of the injected power in the network. In this way the storage system is used to absorb the surplus energy imposed by the generation during the day supplying or absorbing constant power to the electrical network. In this approach, this work aims to describe and analyze control strategies in PV systems associated with the control of load and discharge of a bank of lead-acid batteries associated in series, to reduce the high power injected in the network, due to the fact that The generation peak often does not coincide with peak consumption times. It was presented the conventional topologies for this type of system and from the choice of a generic topology, was obtained to the modeling of the FV / Battery system connected to the electrical network to obtain the transfer functions and respective control meshes of the plant. An evaluation of the applied control strategies was carried out, generating simulation and experimental results that validate the analyzed strategies. To evaluate the reduction of the injected power in the network with the insertion of the storage system, a simplified model of the LV network was described. The results obtained through simulation showed that it was possible to adequately regulate the power flow of the panels to the batteries and to the electrical network, as well as to reduce the variation and increase of the power in the network, generated by the change of the irradiation levels. As a consequence of this action was also evidenced to the reduction of the voltage increase at the Common Coupling Point (PAC).

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000385614-Texto+Completo-0.pdf: 1063255 bytes, checksum: 5c5392f7d81d1df266ac48b79fe7015b (MD5) Previous issue date: 2006 / This dissertation tackles the study of hierarchical voltage control in power systems. The focus is the study of a hierarchical level, called secondary voltage control. In order to support this dissertation is realized a bibliography review about the subject, analyzing the problems related with the design and implementation of strategies for secondary voltage control. An analysis on computational implementation of power flow and dynamic simulation is presented. Special attention is given to the problem of chosen pilot buses and voltage control areas. It is proposed a methodology based in the Fuzzy C-Means algorithm to choose voltage control areas, and its generators, and selection of more representative pilot buses of each area. Firstly, buses with similar voltage magnitude behaviour are identified, for a specific control action, clustering these buses in a set called coherent voltage area. Secondly, the possibility of these clusters to become a voltage control area is assessed, which is defined as the capacity of generators to supply reactive power and realize voltage control of this area. Finally, pilot buses more representatives for each area are chosen. The next step consists in a design for a secondary voltage control structure to equalize reactive power reserves of the system, using a participation factor for reactive power of each generator. In order to validate the proposal approach are executed static and dynamics simulation using the New England Test System (39 buses) and the CEEE 230 kV Transmission System (55 buses). / Esta dissertação aborda o estudo do controle hierárquico de tensão em sistemas de energia elétrica. O foco é o estudo de um dos níveis hierárquicos, chamado de controle secundário de tensão. Para suportar esta dissertação é realizada uma extensa revisão bibliográfica sobre o tema, onde são analisados os problemas relacionados ao projeto e implementação de esquemas de controle secundário de tensão. Uma análise sobre a implementação desse tipo de controle em programas de fluxo de potência e de simulação não linear no domínio do tempo é apresentada. Especial atenção é dada ao problema de escolha de barras piloto e áreas de controle de tensão. É proposta uma metodologia baseada no algoritmo Fuzzy C-Means para determinação das áreas de controle, e seus respectivos geradores, e das barras piloto representativas de cada área. Inicialmente são identificadas barras que possuem comportamento do módulo de tensão semelhante frente a uma dada ação de controle, agrupando-o as em um conjunto chamado de área coerente de tensão. O próximo passo consiste na avaliação da possibilidade deste agrupamento compor uma área de controle de tensão, determinado pela capacidade dos geradores da área de suprir potência reativa e controlar a tensão da área. Finalmente, é escolhida a barra piloto mais representativa do comportamento de cada área. A próxima etapa consiste no projeto de uma estrutura de controle secundário coordenado de tensão para equalizar as reservas de potência reativa do sistema, através da utilização de um fator de participação de geração de potência reativa para cada gerador. A fim de validar a abordagem proposta, são realizadas simulações estáticas e dinâmicas utilizando-se o sistema teste New England (39 barras) e o sistema de 230 kV da CEEE - Companhia Estadual de Energia Elétrica S. A. (55 barras).

O presente trabalho se propõe a elaborar algoritmos para controle robusto de sistemas de potência. O modelo de sistema de potência multimáquinas utilizado é o de pequenas perturbações, e o objetivo principal é aumentar o amortecimento dos autovalores críticos do sistema, garantindo sua estabilidade e desempenho em diversas condições operativas. Para isso, são utilizadas as Desigualdades Matriciais Lineares (ou LMI\'s), muito adequadas ao tratamento de problemas de controle robusto por sua flexibilidade e possibilidade de agrupamento de diversos requisitos de desempenho. São propostos, entre outros, três algoritmos fundamentais para controle robusto: dois estão relacionados ao controle descentralizado e com controladores de estrutura fixa, o que é muito comum na indústria de potência atualmente, e o outro está relacionado ao controle hierarquizado, que consiste na integração de várias camadas de controle utilizando sinais remotos. Os algoritmos de controle descentralizado propostos são inovadores, pois ambos os métodos permitem a utilização de controladores de estrutura fixa (qualquer que seja ela), e o algoritmo de controle hierarquizado propõe uma estrutura de controle inédita que utiliza aproximações de Padé de diversas ordens para representar os atrasos de comunicação no sistema. Durante a fase de projeto, pode-se escolher o atraso de comunicação, bem como a ordem da aproximação de Padé desejada. Nos algoritmos de controle robusto descentralizado, realizamos uma minimização da norma da matriz de ganhos estáticos do controlador, o que impede que o resultado do algoritmo sejam parâmetros de valores muito elevados e infactíveis para os controladores. A técnica utilizada para os três controladores propostos é o posicionamento de pólos, o que garante que os autovalores do sistema de potência em malha fechada estejam numa dada região do plano complexo, relacionada ao amortecimento mínimo desejado para os autovalores do sistema. Os testes e simulações realizados para validação dos algoritmos de controle robusto foram feitos em ambiente MATLAB, e foram utilizados diversos sistemas de potência: sistema New England de 39 barras e 9 geradores, sistema New England de 69 barras e 16 geradores e sistema New England de 39 barras utilizando modelos de termogeradores. Os testes sugerem que as técnicas propostas são eficazes, pois todas elas garantem boas taxas de amortecimento para os sistemas de potência utilizados. Ao final, simulações não-lineares comprovam a eficácia e a eficiência de um dos controladores projetados para o sistema New England de 39 barras. / The aim of this work is to elaborate robust control algorithms to power systems. The mathematical model employed to describe the multimachine power system is that used in small signal studies, and the main goal is to increase the damping of the critical eigenvalues of the system, guaranteeing its stability and performance in various operating conditions. To do this, we apply the Linear Matrix Inequalities (or simply LMI\'s), suitable to deal with robust control problems due to its flexibility and possibility to group many performance requisites. We propose three robust control algorithms: two of them are related to decentralized control with controllers of predefined structure, which are commonly used in the power industry, and the other one is related to the hierarchized control, which consists on the integration of various controllers layers using remote signals. The decentralized robust control algorithms proposed are novel, because both methods make possible the development of controllers of pre-defined structure, and the hierarchized control algorithm suggests a novel control structure that uses Padé approximations of different orders to represent the communication delays in the system. During the design, we can choose the communication delay, as well as the order of the Padé approximation desired. The decentralized robust control algorithms solve minimization problems over the controller gain matrix norm, which guarantees that the final values of the controller\'s parameters will not be much high and impracticable. The technique employed for the three types of controllers proposed is the pole placement, which ensures that the eigenvalues of the closed loop power system will be in a certain region of the complex plane, related to the minimum damping required for the system. Tests and simulations are done in MATLAB to validate the robust control algorithms, and we apply these algorithms to various power systems: 39-bus 9-machine New England power system, 69-bus 16-machine New England power systems and 39-bus New England power system with thermo machine models. The tests suggest that the proposed techniques work well, once all of them guarantee good damping rates to the power systems considered. To complete the tests round, nonlinear simulations proof the efficiency of the controllers designed for the 39-bus New England power system.

O presente trabalho se propõe a elaborar algoritmos para controle robusto de sistemas de potência. O modelo de sistema de potência multimáquinas utilizado é o de pequenas perturbações, e o objetivo principal é aumentar o amortecimento dos autovalores críticos do sistema, garantindo sua estabilidade e desempenho em diversas condições operativas. Para isso, são utilizadas as Desigualdades Matriciais Lineares (ou LMI\'s), muito adequadas ao tratamento de problemas de controle robusto por sua flexibilidade e possibilidade de agrupamento de diversos requisitos de desempenho. São propostos, entre outros, três algoritmos fundamentais para controle robusto: dois estão relacionados ao controle descentralizado e com controladores de estrutura fixa, o que é muito comum na indústria de potência atualmente, e o outro está relacionado ao controle hierarquizado, que consiste na integração de várias camadas de controle utilizando sinais remotos. Os algoritmos de controle descentralizado propostos são inovadores, pois ambos os métodos permitem a utilização de controladores de estrutura fixa (qualquer que seja ela), e o algoritmo de controle hierarquizado propõe uma estrutura de controle inédita que utiliza aproximações de Padé de diversas ordens para representar os atrasos de comunicação no sistema. Durante a fase de projeto, pode-se escolher o atraso de comunicação, bem como a ordem da aproximação de Padé desejada. Nos algoritmos de controle robusto descentralizado, realizamos uma minimização da norma da matriz de ganhos estáticos do controlador, o que impede que o resultado do algoritmo sejam parâmetros de valores muito elevados e infactíveis para os controladores. A técnica utilizada para os três controladores propostos é o posicionamento de pólos, o que garante que os autovalores do sistema de potência em malha fechada estejam numa dada região do plano complexo, relacionada ao amortecimento mínimo desejado para os autovalores do sistema. Os testes e simulações realizados para validação dos algoritmos de controle robusto foram feitos em ambiente MATLAB, e foram utilizados diversos sistemas de potência: sistema New England de 39 barras e 9 geradores, sistema New England de 69 barras e 16 geradores e sistema New England de 39 barras utilizando modelos de termogeradores. Os testes sugerem que as técnicas propostas são eficazes, pois todas elas garantem boas taxas de amortecimento para os sistemas de potência utilizados. Ao final, simulações não-lineares comprovam a eficácia e a eficiência de um dos controladores projetados para o sistema New England de 39 barras. / The aim of this work is to elaborate robust control algorithms to power systems. The mathematical model employed to describe the multimachine power system is that used in small signal studies, and the main goal is to increase the damping of the critical eigenvalues of the system, guaranteeing its stability and performance in various operating conditions. To do this, we apply the Linear Matrix Inequalities (or simply LMI\'s), suitable to deal with robust control problems due to its flexibility and possibility to group many performance requisites. We propose three robust control algorithms: two of them are related to decentralized control with controllers of predefined structure, which are commonly used in the power industry, and the other one is related to the hierarchized control, which consists on the integration of various controllers layers using remote signals. The decentralized robust control algorithms proposed are novel, because both methods make possible the development of controllers of pre-defined structure, and the hierarchized control algorithm suggests a novel control structure that uses Padé approximations of different orders to represent the communication delays in the system. During the design, we can choose the communication delay, as well as the order of the Padé approximation desired. The decentralized robust control algorithms solve minimization problems over the controller gain matrix norm, which guarantees that the final values of the controller\'s parameters will not be much high and impracticable. The technique employed for the three types of controllers proposed is the pole placement, which ensures that the eigenvalues of the closed loop power system will be in a certain region of the complex plane, related to the minimum damping required for the system. Tests and simulations are done in MATLAB to validate the robust control algorithms, and we apply these algorithms to various power systems: 39-bus 9-machine New England power system, 69-bus 16-machine New England power systems and 39-bus New England power system with thermo machine models. The tests suggest that the proposed techniques work well, once all of them guarantee good damping rates to the power systems considered. To complete the tests round, nonlinear simulations proof the efficiency of the controllers designed for the 39-bus New England power system.