Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-06-19T19:41:18Z No. of bitstreams: 1 2017_DanielVoltedeLima.pdf: 996662 bytes, checksum: 36ce9f105c83e143c174dac8585b777d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-06-23T18:16:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_DanielVoltedeLima.pdf: 996662 bytes, checksum: 36ce9f105c83e143c174dac8585b777d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T18:16:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_DanielVoltedeLima.pdf: 996662 bytes, checksum: 36ce9f105c83e143c174dac8585b777d (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 / Clientes de Sistemas Globais de Navegação por Satélites, do inglês Global Navigation Satellite System (GNSS), dependem da estimação do atraso para estimar a posição do usuário. [1] Isto é feito fazendo a correlação do sinal recebido com sequências-réplicas para separar o sinal de cada satélite e estimar o atraso. Como componentes de multipercurso são cópias atrasadas do sinal original, estes alteram a função de correlação cruzada, assim gerando erros na estimação de atraso. Nesta dissertação estudamos um algoritmo estado-da-arte em mitigação de multipercursos para estimação de atraso baseado no autofiltro da decomposição em valores singular de alta ordem, do inglês Higher-Order Singular Value Decomposition (HOSVD), de posto unitário, [2] e propomos dois esquemas tensoriais para mitigação de multipercurso e estimação de atraso, para qual o esquema baseado em HOSVD é usado para comparação. O primeiro esquema tensorial é um método em três etapas que aplica estimação da direção de chegada, do inglês Direction of Arrival (DoA), e fatorização Khatri-Rao, do inglês Khatri-Rao factorization (KRF), para separar o código de cada componente incidente de forma fechada. O segundo esquema calcula uma matrix de covariância multimodo como aproximação do desdobramento Hermitian duplamente simétrico [3] com qual, alternando entre a solução do problema ortogonal de Procrustes, do inglês Orthogonal Procrustes Problem (OPP), [4] e fatorização Khatri-Rao de mínimos quadrados, do inglês Least Squares Khatri-Rao Factorization (LSKRF), [5] se estima iterativamente as matrizes-fator do canal, que são então usadas para separar o código de cada componente incidente. Ambos esquemas geram resultados melhores que o estado-da-arte baseado no autofiltro de alta ordem. / Global Navigation Satellite System (GNSS) clients rely on time-delay estimation to estimate a user’s position. [1] This is done by correlating the incoming signal with replica sequences to separate each satellite and perform time-delay estimation. Since multipath components are delayed copies of the original signal, this affects the cross-correlation function, thus impacting time-delay estimation. 1 In this thesis, we study a state-of-the-art approach for multipath mitigation time-delay estimation algorithm based on the rank-one Higher-Order Singular Value Decomposition (HOSVD) eigenfilter, [2] and propose two tensorbased schemes for multipath mitigation and time-delay estimation, for which the HOSVD-based scheme is a basis of comparison. The first scheme is a three step tensor-based approach applying direction of arrival (DoA) estimation and Khatri-Rao factorization (KRF) to separate the code for each impinging component in a closed fashion. The second approach calculates a multimode covariance matrix as an approximation of the dualsymmetric Hermitian unfolding [3] with which, by alternating between a solution to the orthogonal Procrustes problem (OPP) [4] and least squares Khatri-Rao factorization, [5] iteratively estimates the channel factor matrices which are then used to separate the code of each impinging component. Both our schemes outperforms the HOSVD-based eigenfilter state-of-the-art solution.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-12-04T11:56:58Z No. of bitstreams: 1 2014_ElizaCristinaPaivaMarcos (1).pdf: 3093688 bytes, checksum: 85520412571f0886753453d46dc59c5c (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-12-18T15:52:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_ElizaCristinaPaivaMarcos (1).pdf: 3093688 bytes, checksum: 85520412571f0886753453d46dc59c5c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-18T15:52:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_ElizaCristinaPaivaMarcos (1).pdf: 3093688 bytes, checksum: 85520412571f0886753453d46dc59c5c (MD5) / Este trabalho apresenta a modelagem dinâmica de uma ponte rolante de três graus de liberdade, considerando a presença de arrasto aerodinâmico causado por ventos. Dois tipos de controle são utilizados: um baseado em linearização por realimentação dinâmica de estados via extensão dinâmica, e outro, em controle hierárquico. O sistema de realimentação dinâmica baseia-se na propriedade de planicidade diferencial (Flatness) do modelo dinâmico da ponte rolante. Já o controlador hierárquico baseia-se em sistemas singularmente perturbados e separa o sistema em duas escalas de tempo. Demonstra-se que em sistemas com planicidade diferencial (Flat Systems), todas as variáveis podem ser apresentadas em função de suas chamadas saídas planas (flat outputs) e de um número finito de derivadas no tempo das mesmas saídas. Com o planejamento da trajetória destas, é possível planejar todas as variáveis do sistema. Simulações comparativas são apresentadas, incluindo diferentes condições de carregamento, arrasto aerodinâmico e tempo de transporte. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents the dynamic modeling of a three degree-of-freedom overhead crane considering the presence of aerodynamic drag force caused by winds. Two types of control are used, one based on dynamic state feedback linearization through dynamic extension, and another based on hierarchical control. On one hand, the dynamic feedback system is based on the Flatness property of the overhead crane. On the other hand, the hierarchical controller is based on singularly perturbed systems and it separates the system into two time scales. It is shown that in differentially flat systems, all variables can be presented according to their flat outputs and according to a finite number of their time derivatives. By planning the trajectory of these outputs, all system variables can also be planned. Comparative simulations are presented, including different conditions for loading, aerodynamic drag force and travelling time.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Technological advances in electromechanical sensor and actuators, energy storage, data processing and control methodology made possible the development of unmanned aerial vehicles (UAVs). The quadrotor has emerged as one of these research platforms due to its mechanical simplicity, high maneuverability, as well as its capability of hovering and perform vertical take-off and landing. However, such vehicle presents some challenging issues to control area, like: nonlinearity, time-varying behavior, in addition it belongs to the class of underactuated mechanical systems, and it is subject to aerodynamics disturbances and parametric uncertainties. Therefore, this dissertation has as main objective, contribute to development and control strategies implementation to solve the positioning and path tracking problems of unmanned aerial vehicles, focusing on an underactuated mechanical system. In order to obtain a dynamic model that represents the aerial vehicle properly and realistically, the motion equations were developed based on the physics laws that define the mechanical system. The model we obtained is decoupled, thus we consider the presence of two subsystems, the rotational and the translational ones. A cascade control strategy was implemented, so that, a model predictive control (MPC) was developed to the altitude and orientation control of the aerial vehicle. However, the positioning control along the xy axis was performed through a proportional integral derivative control (PID). Such strategies allowed a smooth path tracking, beyond the possibility of dealing with physical constraints of the system. In order to assess the robustness of the control structure shown, we performed flight simulations under the presence of aerodynamics disturbances and parametric uncertainties. / Avanços tecnológicos em sensores e atuadores microeletromecânicos, no armazenamento de energia, no processamento de informações e em metodologias de controle possibilitaram o desenvolvimento dos veículos aéreos não tripulados (VANT s). O quadricóptero tem emergido como uma destas plataformas de pesquisa devido a sua simplicidade mecânica, a alta manobrabilidade, bem como a capacidade de realizar pairagem e decolagens e pousos verticais. Contudo, tal veículo apresenta algumas características desafiadoras para a área de controle, como: não linearidades, comportamento variante no tempo, além de pertencer à classe dos sistemas mecânicos subatuados e estar sujeito a distúrbios aerodinâmicos e incertezas paramétricas. Desta forma, este trabalho possui como principal objetivo contribuir para o desenvolvimento e a implementação de estratégias de controle para solucionar os problemas de posicionamento e rastreamento de trajetória em veículos aéreos não tripulados, focando em um sistema mecânico subatuado. Com o intuito de obter um modelo dinâmico que represente de forma apropriada e realista o veículo aéreo, suas equações de movimento foram desenvolvidas baseando-se nas leis físicas que regem o sistema mecânico. O modelo obtido é desacoplado, portanto, consideramos a existência de dois subsistemas, o rotacional e o translacional. Uma estratégia de controle em cascata foi implementada, de modo que, um controle preditivo baseado em modelo (CPBM) foi desenvolvido para o controle da altitude e da orientação do veículo aéreo. Já o controle de posicionamento no eixo xy foi efetuado através de um controlador proporcional integral derivativo (PID). Tais estratégias permitiram um rastreamento de trajetória suave, além da possibilidade de lidar com as restrições físicas do sistema. Com o intuito de avaliar a robustez da estrutura de controle apresentada, foram realizadas simulações de voo na presença de distúrbios aerodinâmicos e incertezas paramétricas. / Mestre em Ciências