Métodos de controle preditivo têm encontrado grande aceitação industrial, principalmente devido a sua capacidade de fazer respeitar restrições operacionais, o que reduz o número de paradas de emergências de um sistema. No entanto, suas aplicações em geral têm sido voltadas a sistemas estritamente estáveis e de dinâmica lenta. Neste trabalho, é implementada uma lei de controle preditivo no espaço de estados para um helicóptero de três graus de liberdade com duas variáveis de entrada. A dinâmica do sistema é não-linear, de 6a ordem, com amortecimento muito pequeno. Linearizando-se um modelo físico nominal em torno de um ponto de equilíbrio, obteve-se um modelo de predição marginalmente estável. A implementação em tempo real envolve a solução de um problema de Programação Quadrática a cada período de amostragem de 50ms. Os resultados experimentais são empregados para estudar o efeito de alterações nos horizontes de predição e controle, bem como para ilustrar a capacidade do controlador em fazer respeitar restrições de saída. Por fim, a lei de controle é alterada com a inclusão de um Filtro de Kalman para estimar as velocidades angulares do helicóptero e, assim, melhorar o desempenho da malha de controle.

A formulation of impedance control for redundant manipulators is developed as a particular case of an optimal control problem. This formulation allows the planning and design of an impedance controller that benets from the stability and eficiency of an optimal controller. Moreover, to circumvent the high computational costs of computing an optimal controller, a sub-optimal feedback controller based on the state-dependent Ricatti equation (SDRE) approach is developed. This approach is then compared with the quadratic programming (QP) control formulation, commonly used to resolve redundancy of robotic manipulators. Numerical simulations of a redundant planar 4-DOF serial link manipulator show that the SDRE control formulation offers superior performance over the control strategy based QP, in terms of stability, performance and required control effort. / Uma formulação do controle de impedância para manipuladores redundantes é desenvolvida como um caso particular de um problema de controle ótimo. Essa formulação permite o planejamento e projeto de um controlador de impedância que se beneficia da estabilidade e eficiência de um controlador ótimo. Para evitar lidar com os elevados custos computacionais de se computar um controlador ótimo, um controlador em malha fechada sub-ótimo, baseado na abordagem das equações de Ricatti dependentes de estado (SDRE), é desenvolvido. Essa abordagem é comparada com a formulação de um controlador baseado em programação quadrática (QP), usualmente utilizado para resolver problemas de redundância em manipuladores robóticos. Simulações numéricas de um manipulador serial plano de quatro graus de liberdade mostram que o controlador baseado em SDRE oferece performance superior em relação a um controlador baseado em programação quadrática, em termos de estabilidade, performance e esforço de controle requerido do atuador.

A formulation of impedance control for redundant manipulators is developed as a particular case of an optimal control problem. This formulation allows the planning and design of an impedance controller that benets from the stability and eficiency of an optimal controller. Moreover, to circumvent the high computational costs of computing an optimal controller, a sub-optimal feedback controller based on the state-dependent Ricatti equation (SDRE) approach is developed. This approach is then compared with the quadratic programming (QP) control formulation, commonly used to resolve redundancy of robotic manipulators. Numerical simulations of a redundant planar 4-DOF serial link manipulator show that the SDRE control formulation offers superior performance over the control strategy based QP, in terms of stability, performance and required control effort. / Uma formulação do controle de impedância para manipuladores redundantes é desenvolvida como um caso particular de um problema de controle ótimo. Essa formulação permite o planejamento e projeto de um controlador de impedância que se beneficia da estabilidade e eficiência de um controlador ótimo. Para evitar lidar com os elevados custos computacionais de se computar um controlador ótimo, um controlador em malha fechada sub-ótimo, baseado na abordagem das equações de Ricatti dependentes de estado (SDRE), é desenvolvido. Essa abordagem é comparada com a formulação de um controlador baseado em programação quadrática (QP), usualmente utilizado para resolver problemas de redundância em manipuladores robóticos. Simulações numéricas de um manipulador serial plano de quatro graus de liberdade mostram que o controlador baseado em SDRE oferece performance superior em relação a um controlador baseado em programação quadrática, em termos de estabilidade, performance e esforço de controle requerido do atuador.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Danilo Guth.pdf: 5524444 bytes, checksum: 0d000481efd76a74f714599b9ac7f404 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inspirados por materiais encontrados na natureza, pesquisadores têm estudado a utilização de materiais celulares em diversas aplicações como biomedicina, engenharia aeroespacial e militar. O ganho em relação ao material base é a excelente relação entre peso e propriedades diversas como: rigidez ao cisalhamento; condutividade térmica/elétrica; absorção de impacto, ruído e vibrações. Uma classe específica são os materiais constituídos por células treliçadas. Estes possuem estrutura periódica, formada por células-base constituídas de barras distribuídas espacialmente no domínio da célula. Modernos processos de fabricação vêm viabilizando a confecção das células em escalas micro e nanométricas. Técnicas para obtenção de novas configurações são objeto de diversos estudos que buscam obter estruturas ótimas para uma dada função multiobjetivo. O presente trabalho implementa o uso de programação quadrática sequencial para a obtenção de células-base otimizadas para funções termomecânicas incluindo a maximização do módulo de cisalhamento, módulo volumétrico, coeficiente de Poisson e condutividade térmica, permitindo a inclusão de restrições de isotropia. A determinação das propriedades macroscópicas é obtida através do método da homogeneização. Diversos resultados são obtidos para os casos bidimensional e tridimensional.

Orientador: Prof. Dr. Cláudio Nogueira de Meneses / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, 2018. / Diversos problemas da area de otimização combinatoria podem ser convertidos, em tempo polinomial, para o problema de Programação Quadratica Binaria Irrestrita (UBQP). Neste problema, desejamos encontrar um vetor solução binario x, de dimensão n, tal que a função objetivo f(x) = x|Qx tenha valor mínimo, onde Q é uma matriz com coeficientes racionais. Em termos de complexidade computacional, o problema UBQP pertence a classe NP-difícil. A importancia deste problema, tanto pratica quanto teorica, tem motivado muitos pesquisadores a dedicarem uma quantidade razoavel de tempo tentando projetar tecnicas de resolução exatas e heuristicas para este problema. Durante o processo de resolução do problema UBQP, estas tecnicas necessitam reavaliar muitas vezes o valor da função objetivo. Dependendo da maneira como esta reavaliação é realizada, pode ser preciso executar um numero relativamente grande de operações elementares (atribuições, adições, subtrações e comparações). Isto pode consumir muito tempo de processamento quando n é grande. Nesta pesquisa, propomos formulas que requerem poucas operações para efetuar a reavaliação. Na literatura do problema UBQP, formulas de reavaliação são aplicadas, normalmente, quando há ate duas alterações nos componentes do vetor solução. As formulas que deduzimos podem ser usadas para efetuar qualquer quantidade de alterações. Analisamos uma das nossas formulas de maneira teorica e deduzimos funções que podem ser adotadas para indicar o melhor momento para aplicar essa formula. Ademais, projetamos algoritmos com estas formulas de reavaliação e verificamos a praticidade destes algoritmos conduzindo experimentos computacionais usando implementações de heurísticas de busca local e Variable Neighborhood Search. Nesses experimentos comparamos o desempenho dessas implementações ao resolver instancias da literatura para o problema UBQP. Os resultados experimentais evidenciaram que as formulas de reavaliação, propostas, podem propiciar reduções relativamente grandes nos tempos de processamento, mesmo quando o numero de diferenças entre soluções é moderadamente grande. / Several combinatorial optimization problems can be reformulated, in polynomial time, to the Unconstrained Binary Quadratic Programming (UBQP) problem. In this problem, we are interested in finding an n-dimensional binary solution vector, x, that minimizes the objective function f(x) = x|Qx, where Q is a matrix with rational coecients. In terms of computational complexity, the UBQP problem belongs to the NP-hard class. The practical and theoretical importance of this problem has motivated many researchers to dedicate a reasonable amount of time developing exact and heuristic solution techniques to solve this problem. During the resolution process of the UBQP problem, these techniques need to evaluate many times the objective function value. Depending on how it is made, it may be necessary to execute a relatively large number of elementary operations, such as assignments, additions, subtractions and comparisons. For n large, this may be time consuming. In this research, we propose formulas to perform the reevaluation requiring lesser operations than the simple evaluation of the objective function. In the literature of the UBQP problem, it is common to use reevaluation formulas only when there are at most two- ip moves that simultaneously change the values of two components. The formulas we have deduced can be used to evaluate any number of ip moves. We analyzed one of our reevaluation formulas and deduced functions that can be used to suggest the best moment to apply this formula. In addition, we designed algorithms with these reevaluation formulas and verified the practicality of these algorithms by conducting computational experiments using implementations of local search and Variable Neighborhood Search heuristics. In these experiments, we compared the performance of these implementations by solving benchmark instances for the UBQP problem. The experimental results showed that the reevaluation formulas we created can provide relatively large reductions in processing times, even when the number of ip moves is moderately large.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Andre Nazareno Ferreira.pdf: 1733085 bytes, checksum: 163ab439fd1be9f3bb9050a8433d34e2 (MD5) Previous issue date: 2010-08-06 / After the restructuring of the electric sector, the distribution utilities must maximize the reliability to avoid violation in the reliability targets at the minimal cost. This agreement between cost and reliability can be satisfied with the application of Predictive Reliability Analysis (PRA) in the planning of distribution networks. The PRA estimates the future performance of distribution networks, with regarding to energy supply interruptions, based on the failure data of the components and network topology. The PRA can delivery estimates for the following statistical reliability indices used in the distribution utilities: System Average Interruption Frequency Index (SAIFI), System Average Interruption Duration Indices (SAIDI), Connection Point Interruption Frequency Index (CPIFI), and Connection Point Interruption Duration Index (CPIDI). However, the PRA is rarely used by engineers during the planning of the distribution utilities. This fact is due to the existence of discrepancies between the indices estimated by the PRA and those measured by distribution utilities. These discrepancies are due to the lack of historical data to estimate the reliability parameters of the components: failure rates and repair times. In spite of the distribution utilities do not have a large amount of historical data associated with failures in their equipment, these utilities store historical data on system reliability indices (SAIDI, SAIFI, CPIFI and CPIDI). This information can be used to adjust the failure data of the components (failure rates and repair times) such that the reliability indices evaluated by the ACP models have nearly the same values as those measured by distribution utilities. This adjustment process of the reliability data in ACP models is named Data Calibration. Usually, the reliability data calibration is carried out through optimization techniques. However, the most of the existing methodologies ignores the nodal reliability indices (CPIFI and CPIDI) in the calibration of failure rates and repair times. Only the CPIFI index has been considered in the data calibration. Furthermore, it is not possible to assure that the SAIFI has the same value as its measured value when the calibration considers the CPIFI index. Nevertheless, the Brazilian Electricity Regulatory Agency (ANEEL) has established penalties for violations in the indices CPIFI and CPIDI. Due to this, the PRA models must accurately estimate the nodal reliability indices CPIFI and CPIDI. The main objective of this dissertation is to develop a calibration methodology of reliability data oriented to nodal reliability indices CPIFI and CPIDI. The proposed methodology uses nonlinear and quadratic programming models to calibrate the failure rates and repair times, respectively, in a decoupled structure. This decoupled structure allows the calibration of failure rates and repair times be carried out separately. Additionally, the utilization of equality constraints in the calibration models assures that the evaluated values of SAIFI and SAIDI indices are identical to their measured values. Furthermore, the proposed calibration model for the failure rates considers the equipment condition information obtained from inspection activities. The calibration models proposed in this dissertation were tested in a feeder of the power distribution utility of Maranhão (CEMAR). The tests results demonstrate that the proposed calibration models can significantly reduce the errors between the measured and evaluated values of the CPIFI and CPIDI indices / Após a reestruturação do setor elétrico, as empresas de distribuição devem maximizar a confiabilidade do fornecimento para evitar violações nas metas de confiabilidade com o menor custo possível. Este compromisso entre custo e confiabilidade pode ser atendido com a aplicação da Análise de Confiabilidade Preditiva (ACP) no processo de planejamento de redes de distribuição. A ACP estima o desempenho futuro da rede de distribuição, com relação a interrupções no fornecimento de energia, com base nos dados de falha dos componentes e na sua topologia. A ACP pode fornecer estimativas para os seguintes indicadores de continuidade estatísticos usados pelas empresas de distribuição: Freqüência Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (FEC), Duração Equivalente de Interrupção por Unidade Consumidora (DEC), Freqüência de Interrupção individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (FIC), Duração de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DIC) e Duração Máxima de Interrupção Contínua por Unidade Consumidora ou por Ponto de Conexão (DMIC). Entretanto, a ACP é raramente usada pelos engenheiros de planejamento das empresas de distribuição. Este fato é devido à existência de discrepâncias entre os índices estimados pela ACP e aqueles apurados pelas empresas de distribuição. Estas discrepâncias são causadas pela falta de dados históricos para estimar os parâmetros de confiabilidade dos componentes, isto é: taxas de falha, tempos de reparo e chaveamento. Apesar das empresas de distribuição não possuírem uma grande quantidade de dados históricos associados com as falhas dos seus equipamentos, estas empresas armazenam dados históricos sobre índices de continuidade do sistema (FEC, DEC, DIC e FIC). Esta informação pode ser utilizada para ajustar os dados de falha dos componentes (taxas de falha e os tempos de reparo) tal que os índices calculados pelo modelo de ACP sejam próximos dos índices medidos pelas empresas de distribuição. Este processo de ajuste dos dados de falha dos modelos de ACP é denominado de Calibração de Dados. Geralmente, a calibração de dados de confiabilidade é realizada através de técnicas de otimização. Contudo, a maioria das metodologias existentes desconsidera os índices de confiabilidade nodais (FIC e DIC) na calibração das taxas de falha e tempos de reparo. Apenas o índice nodal FIC tem sido considerado na calibração de dados. Além disso, não é possível garantir que o índice FEC seja igual ao seu valor apurado quando a calibração considera o índice FIC. Contudo, a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) estabeleceu penalidades para violações nos índices FIC e DIC. Devido a isto, os modelos de ACP devem estimar precisamente os índices de confiabilidade nodais FIC e DIC. O principal objetivo desta dissertação é desenvolver uma metodologia de calibração de dados de confiabilidade orientada para os índices nodais FIC e DIC. A metodologia proposta utiliza modelos de programação não-linear e quadrática para calibrar as taxas de falha e os tempos de reparo, respectivamente, em uma estrutura desacoplada. Isto é, a calibração das taxas de falha e dos tempos de reparo é realizada separadamente. Adicionalmente, a utilização de restrições de igualdade nos modelos de calibração assegura que os valores calculados dos índices FEC e DEC sejam idênticos aos seus valores medidos. Além disso, o modelo de calibração proposto para as taxas de falha considera a informação de condição dos equipamentos obtida a partir de atividades de inspeção. Os modelos de calibração propostos nesta dissertação foram testados em um alimentador da Companhia Energética do Maranhão (CEMAR). Os resultados dos testes demonstraram que os modelos de calibração propostos podem reduzir significativamente os erros entre os valores medidos e calculados dos índices FIC e DIC.

Submitted by Sandro Camargo (sandro.camargo@unipampa.edu.br) on 2015-05-09T23:05:48Z No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-09T23:05:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 117110020.pdf: 13178438 bytes, checksum: f29a9ebb8c16cd912a974177b062c58e (MD5) Previous issue date: 2014-04-04 / Neste trabalho é apresentado um estudo de redes lineares de antenas com elementos isotrópicos e projetos em tecnologia de microfita, com diagrama de irradiação conformado e controle dos lóbulos secundários. A especificação a ser cumprida éa de uma antena para estações rádio-base operando na frequência alocada par a tecnologia 4G no Brasil. O trabalho descreve ferramentas computacionais que auxiliem na síntese de redes de antenas. Como resultado do processo de otimização, os coeficientes de excitação dos diversos elementos que compõem as redes de antenas são obtidos. Primeiramente é descrito o sistema de telefonia móvel celular, apresentando os principais pontos de interesse neste trabalho, tais como evolução dos sistemas de comunicação sem fio, conceito de reuso de frequência, capacidade do sistema, interferência co-canal e posicionamento das estações rádio-base no sistema celular, além das principais características elétricas das antenas utilizadas atualmente no atendimento aos assinantes. Em seguida, considera-se a existência de uma linha de visada entre a estação rádio-base e o usuário, possibilitando a obtenção do nível aproximado de potência recebida à medida este se afasta da torre. Como meta, deseja-se a distribuição uniforme da potência até o limite da célula, que resulta em um diagrama de irradiação para a antena na forma de cossecante ao quadrado. Além disso, busca-se a minimização da interferência co-canal e a redução do percentual de energia irradiada na região do horizonte. Métodos de síntese de diagrama são estudados e implementados em Matlab visanado a obtenção do diagrama desejado a partir dos coeficientes de excitação dos elementos da rede linear, tais como, método da Transformada de Fourier, de Woodward-Lawson e dos mínimos quadrados. Apesar destes métodos serem vastamente utilizados, não foi possível obter uma síntese adequada do diagrama desejado. Desta forma, métodos de otimização iterativos foram investigados visando ao controle dos lóbulos secundários e a conformação do diagrama. Optou-se pela combinação do algoritmo genético com a programação quadrática sequencial, empregado para a busca de um mínimo local tendo como partida a melhor solução encontrada pelo algoritmo genético. Tal combinação permitiu rápida convergência na obtenção dos coeficientes de excitação da rede. Em seguida uma rede de antenas de microfita foi projetada no software HFSS para reproduzir o diagrama na forma de cossecante ao quadrado quando excitadas pelos coeficientes calculados com a ferramenta computacional. Durante o processo de síntese, todos os efeitos observados em uma rede de antenas foram considerados, tais como acoplamento mútuo e efeito de borda. Após conhecidos o coeficientes de excitação, projetou-se um sistema alimentador em tecnologia de microfita para fornecer os respectivos valores de correntes às antenas que compõem a rede. Por fim, é realizada a comparação entre o diagrama sintetizado e o obtido, o que permitiu a validação da ferramenta computacional. / In this work, the development of a computational tool that performs the synthesis of linear antenna arrays is presented and extensively discussed. The main intended applications is the design of an antenna suitable for radio-base stations of mobile communications systems, whereby uniform power distribution should be achieved inside the cell. The present work starts with the presentation of a review about mobile communication systems, whereby the main aspects are briefly discussed. An analysis is carried out to derive an expression that relates the antenna radiation pattern to the uniform power distribution inside a cell. This feature is achieved if the radiation pattern of the transmitting structure exhibits squared-cosecant shaped. Classical methods for pattern synthesis have been implemented in Matlab and have tested for the case of a squared-cosecant shape. Neither the Fourier Transform nor the Woodward-Lawson techniques could synthesize such a pattern satisfactorily. Thus iterative methods have been studied and implemented. The first iterative technique was based on the minimization of least-square errors, which has been used successfully for beamforming purposes. However, this technique proved to be unsuitable for the synthesis of squared-cosecant shaped patterns. Acceptable results could only be obtained by means of a genetic algorithm-square quadratic programming combined approach, which allowed obtaining fast convergence of the optimization of the excitation coefficients for the linear array elements. In order to demonstrate the efficiency of the developed tool, two microstrip antenna arrays that operate in the frequency band allocated for the Brazilian 4G systems have been studied. The embedded radiation pattern of each array element has been taken into account during the synthesis of the squared-cosecant shaped pattern. This approach allowed mutual coupling, as well as the truncation of the ground plane, to be compensated during the optimization process. The synthesized pattern enabled to reduce the power radiated above the horizon, as well as the co-channel interference. In order to validate the technique, a complete array including the power divider has been designed using the electromagnetic simulator HFSS. Good agreement has been obtained between the synthesized pattern and the simulated one in HFSS.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lilian pureza.pdf: 2774999 bytes, checksum: 2a074d04ee02c7e1c87fdbe8c2c68ef6 (MD5) Previous issue date: 2006-10-20 / The aim of this work is to present a formulation and corresponding computational implementation for sizing optimization of plane frames and cable-stayed columns considering geometric non liner behavior. The structural analysis is based on the finite element method using the updated lagrangian approach for plane frame and cable elements, which are represented by plane truss elements. The non linear system is solved by the Newton-Raphson method coupled to load increment strategies such as the arch length method and the generalized displacement parameter method, which allow the algorithm to transpose any critical point that happen to appear along the equilibrium path. In the optimization process the design variables are the heights of the crosssection of the frame elements, the objective function represents the volume of the structure and the constraints impose limits to displacements and critical load. Lateral constraints impose limits to the design variables. The finite difference method is used in the sensitivity analysis of the displacement and critical load constraints. The optimization process is carried out using three different optimization strategies: the sequential quadratic programming algorithm; the interior points algorithm; and the branch and bound method. Some numerical experiments are carried out so as to test the analysis and the sensitivity strategies. Numerical experiments are presented to show the validity of the implementation presented in this dissertation. / O objetivo deste trabalho é a otimização de dimensões de pórticos planos e de colunas estaiadas planas pela minimização do volume da estrutura, considerando os efeitos da não-linearidade geométrica em seu comportamento. A formulação utiliza, para análise das estruturas, elementos finitos de pórtico e de treliça planos e referencial lagrangeano atualizado. O método de Newton-Raphson foi utilizado como estratégia para solução do sistema de equações não lineares. Foram acopladas estratégias especiais para ultrapassagem de pontos críticos que possam existir ao longo da trajetória de equilíbrio, tais como o comprimento de arco cilíndrico e o controle dos deslocamentos generalizados. Na otimização, as variáveis de projeto são as alturas das seções transversais dos elementos, a função objetivo é o volume do material e as restrições dizem respeito a limitações impostas a deslocamentos e à carga limite, além de limitações impostas aos valores das variáveis. A sensibilidade da função objetivo foi obtida por diferenciação direta e a sensibilidade das restrições pelo método das diferenças finitas. Foram utilizados o algoritmo de programação quadrática seqüencial, PQS, o algoritmo de pontos interiores, PI, e o algoritmo de Branch and Bound, B&B. São apresentados exemplos de validação das estratégias de análise não linear e da análise de sensibilidade, além dos exemplos de validação da formulação empregada para a otimização resolvidos pelos métodos implementados.

O constante aumento da demanda de energia elétrica sobre as redes e a necessidade de interligação de sistemas através de longas linhas de transmissão, culminaram em problemas relacionados à estabilidade do sistema de potência multimáquinas. Tais problemas envolvem oscilações eletromecânicas de baixa frequência classicadas como modos interáreas. Os modos interáreas são caracterizados por oscilações de frequências de até 1Hz e representam oscilações de um grupo de geradores de uma área contra grupos de geradores de outras áreas. Umavezqueoempregodeestabilizadoresdesistemasdepotência(ESP)possanãosersucienteparagarantirumamortecimentoadequadoaessesmodos,osdispositivosFACTSsurgem como uma alternativa ecaz para o amortecimento de oscilações de baixa frequência. Para este m, o Capacitor Série Controlado por Tiristor (TCSC - Thyristor Controlled Series Capacitor) é um dispositivo FACTS comumente empregado e quando utilizado juntamente com um controlador suplementar para amortecimento de oscilações de potência (POD - Power Oscillation Damping) garante ao sistema de potência estabilidade e amortecimento adequado. Assim, o objetivo deste trabalho de mestrado é realizar o projeto coordenado de controladores ESP e TCSC-POD efetuando um ajuste incremental dos parâmetros dos controladores através da formulação do problema por otimização e programação quadrática. Tal técnica foi utilizada anteriormente somente para o projeto de ESPs. No caso deste trabalho será feita uma adaptação para estender a possibilidade de aplicação da metodologia para casos com dispositivos FACTS presentes. / The increasing demand for electricity over networks and the need for systems interconnection through long transmission lines, resulted in problems related to the multi-machine power systemstability. Theseproblemsinvolvelowfrequencyoscillationsclassiedasinterareasmodes. These modes are characterized by oscillations in frequencies up to 1 Hz, and represent a group of generators from one area oscillating against generator groups from other areas. Once the use of power system stabilyzers (PSS) controllers may not be sucient to ensure adequate damping to these modes, the FACTS devices emerge as an ecient alternative to damping low frequency oscillations. For this purpose, the TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor)isacommonlyusedFACTSdeviceandwhenitisusedtogetherwithasupplementary controller POD (Power Oscillation Damping), ensures stability to power system and adequate damping. These controllers have the same structure as the PSS controllers. Therefore, the objective of this work is to carry out the coordinated design of PSS and TCSC-POD controllers, performing an incremental adjustment of the controllers parameters by formulating the problem as an optimization problem using quadratic programming. This method was previously used only for PSS design. In the case of this work, it is made an adaptation to extend the applicability of the methodology for cases in which there are FACTS devices present.

Submitted by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-06-28T13:22:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_controlempcmultivariavel.pdf: 17090263 bytes, checksum: 9c35a8e3be627f9a64e83d1d833824c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciclea Silva (luci@ufpa.br) on 2018-06-28T13:23:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_controlempcmultivariavel.pdf: 17090263 bytes, checksum: 9c35a8e3be627f9a64e83d1d833824c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-28T13:23:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_controlempcmultivariavel.pdf: 17090263 bytes, checksum: 9c35a8e3be627f9a64e83d1d833824c8 (MD5) Previous issue date: 2018-03-01 / FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas / Neste trabalho apresenta-se o projeto de um controlador preditivo multivariável baseado em modelo, com restrições, usando as Funções de Laguerre, tendo o intuito de demonstrar os benefícios e facilidades da aplicação deste tipo de controlador em sistemas MIMO (MultipleInput and Multiple-Output) com restrições. O controlador proposto apresenta a vantagem de diminuir a carga computacional utilizada para resolver o problema de otimização envolvido no projeto, isto porque utiliza uma rede de filtros de funções ortonormais de Laguerre para obter a trajetória futura do sinal de controle dentro de um horizonte de predição, além de melhorar o compromisso entre a viabilidade do sinal de controle e o desempenho de malha fechada do sistema para os casos com restrições, no qual as funções de Laguerre são utilizadas em conjunto com a Programação Quadrática de Hildreth para encontrar a solução ótima do sinal de controle com restrições. Este controlador apresenta grandes vantagens se comparado com o controle preditivo baseado em modelo em sua abordagem clássica, em que os operadores de avanço de tempo são utilizados para predizer a trajetória futura do sinal de controle, o que leva à soluções, em alguns casos, pouco satisfatórias, e a uma alta carga computacional para casos onde o sinal de controle requer um longo horizonte de predição e uma alto desempenho em malha fechada. Este trabalho também relata testes experimentais com um manipulador robótico configurado como um sistema MIMO com três entradas e três saídas e testes simulados com a coluna de destilação binária de Wood e Berry que é um sistema MIMO com duas entradas e duas saídas, contendo atrasos de transporte. Os testes têm como objetivo comparar os resultados do controlador apresentado com o controlador que usa a abordagem tradicional e com isso demonstrar as vantagens do método usando as funções de Laguerre e sua eficiência para sistemas MIMO. / This work presents a constrained multivariable model predictive controller using Laguerre Functions. This controller uses a set of orthonormal Laguerre networks for representation of the control trajectory within a control horizon. In order to demonstrate the advantages of applying this type of controller in MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) systems, the Laguerre Functions Functions are used to decrease the computational load used to calculate the optimal control. In addition, It improves the compromise between control signal viability and closed-loop performance of the system. The Laguerre Functions are also used in conjunction with Hildreth’s Quadratic Programming to find the optimal solution for the case where the control signal is constrained. The proposed controller presents advantages when compared to the classical model predictive control approach, where forward shift operators are used to predict the future trajectory of the control signal, leading to unsatisfactory solutions and a high computational load for cases where the control signal demands a long prediction horizon and a high closed-loop performance.It is also reported the practical testes with a robotic manipulator configured as a MIMO system with three inputs and three outputs and tests simulated with the Wood and Berry binary distillation column which is a MIMO system with two inputs and two outputs, also containing transport time delays. The tests aim to compare the controller results presented with the traditional predictive control approach and thereby demonstrate the advantages of the method using the Laguerre functions and their efficiency for MIMO systems.