Submitted by PPG Engenharia El?trica (engenharia.pg.eletrica@pucrs.br) on 2018-03-26T18:49:00Z No. of bitstreams: 1 MATHEUS_SENNA_OLIVEIRA_DIS.pdf: 2367932 bytes, checksum: 927039b4746ebdc5d7da25318435b24a (MD5) / Approved for entry into archive by Tatiana Lopes (tatiana.lopes@pucrs.br) on 2018-04-06T17:26:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 MATHEUS_SENNA_OLIVEIRA_DIS.pdf: 2367932 bytes, checksum: 927039b4746ebdc5d7da25318435b24a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-06T17:38:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MATHEUS_SENNA_OLIVEIRA_DIS.pdf: 2367932 bytes, checksum: 927039b4746ebdc5d7da25318435b24a (MD5) Previous issue date: 2018-01-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Este documento apresenta um trabalho de disserta??o sobre o estudo de estrat?gias de controle para o seguimento eficiente de padr?es espirais. Estes padr?es podem ser aplicados em muitas ?reas, como por exemplo, a Microscopia de For?a At?mica, onde padr?es de referenciais r?pidos e suaves s?o requeridos. Para realizar com sucesso o seguimento destas refer?ncias, que s?o compostas de sinais senoidais de amplitude e frequ?ncia vari?vel, estrat?gias de controle avan?adas foram investigadas. O Princ?pio do Modelo Interno ? uma abordagem tradicional para o seguimento de sinais, mas ele n?o pode ser aplicado diretamente em sinais com frequ?ncia variante. Logo, o presente trabalho prop?s uma estrat?gia de controle robusto onde o Princ?pio do Modelo Interno foi aplicado como um Controlador Ressonante em uma estrutura aumentada e variante no tempo. O sistema aumentado e os valores da frequ?ncia foram organizados usando uma representa??o polit?pica e estruturados como um problema de otimiza??o sujeito a restri??es na forma de Desigualdades Matriciais Lineares. Esta s?ntese foi avaliada atrav?s de um conjunto de simula??es, usando um modelo num?rico de um Microsc?pio de For?a At?mica e um novo padr?o de refer?ncia para escaneamento apropriado. Al?m disso, usando a premissa que estes sinais de refer?ncia s?o aplicados m?ltiplas vezes, um Controle por Aprendizagem Iterativa tamb?m foi projetado para melhorar o desempenho do seguimento da estrat?gia principal proposta. Resultados num?ricos demonstraram que o controlador projetado atingiu resultados satisfat?rios, em compara??o com o controlador tradicional dispon?vel na ?rea. / This document presents a dissertation work regarding the study of control strategies for the efficient tracking of spiral patterns. Such patterns arise in many areas, as for example the Atomic Force Microscopy, where fast and smooth reference signals are required. In order to successfully track the above mentioned references, which are composed of amplitude and frequency-varying sinusoidal signals, advanced control strategies were investigated. The Internal Model Principle is a traditional approach to track reference signals, but it cannot be directly applied in frequency-varying signals. Therefore, the present work proposed a robust control strategy where the Internal Model Principle was applied as a Resonant Control in an augmented time-varying structure. The augmented system and the reference frequency values were organized using a polytopic representation and structured as an optimization problem subject to constraints in the form of Linear Matrix Inequalities. This synthesis was evaluated through a set of simulations, using a numerical model of an Atomic Force Microscope and a new suitable scanning reference pattern. Moreover, using the premise that the same reference signals are tracked multiple times, an Iterative Learning Controller was also designed in order to improve the tracking performance of the proposed main strategy. Numerical results demonstrated that the designed controller achieved satisfactory results, in comparison to the traditional controller available in the area.

Children everywhere learn to tell stories. One important aspect of story telling is the way characters are introduced and then moved through the story. Telling a story to a naïve listener places varied demands on a speaker. As the story plot develops, the speaker must set and re-set these parameters for referring to characters, as well as the temporal and spatial parameters of the story. To these cognitive and linguistic tasks is the added social and pragmatic task of monitoring the knowledge and attention states of their listener. The speaker must ensure that the listener can identify the characters, and so must anticipate their listener’s knowledge and on-going mental image of the story. How speakers do this depends on cultural conventions and on the resources of the language(s) they speak. For the child speaker the development narrative competence involves an integration, on-line, of a number of skills, some of which are not fully established until the later childhood years. / The study in this thesis investigates the development of reference tracking in a complex and dynamic language setting. It investigates the language and language development of Warumungu children. The Warumungu central are Indigenous Australians, whose traditional country is in northern Central Australia. Most Warumungu live today in the township of Tennant Creek. Younger people no longer develop full active proficiency in their heritage language, Warumungu, but speak a contact language, Wumpurrarni English as a first language. This contact variety is characterised by substantial variability. In addition to Warumungu and Wumpurrarni English, children learn Standard Australian English, as this is the sole language of instruction in school. / The study describes properties of Wumpurrarni English, in particular nominal expressions, used for tracking reference. These are contrasted with descriptions of the most documented and neighbouring creole variety, Roper River Kriol, and with Standard Australian English. It is demonstrated that in Wumpurrarni English, the marking of new versus given referents on the noun phrase is not obligatory. However a number of structures, such as left dislocation and emphatic subject chaining are used to mark discourse prominence. Repetition of topics, clauses and elements of clauses are stylistic features of a ‘good story’ in Wumpurrarni English. / The study investigates the ways that Warumungu children of different ages introduce, maintain and switch reference, and how, across stretches of their narrations, strategies for managing reference are used. These investigations reveal developmental differences across the age groups in the study, which resonate with studies of children’s narrative competence in other languages, illustrating general cognitive and linguistic development. In addition, some children chose to narrate in a speech style more English-like than they normally use. This set of narrations reveals interesting findings about differences between Wumpurrarni English and Standard English, children’s perceptions of these differences, and insights into the additional cognitive load that speaking in ‘English’ represents.

Children everywhere learn to tell stories. One important aspect of story telling is the way characters are introduced and then moved through the story. Telling a story to a naïve listener places varied demands on a speaker. As the story plot develops, the speaker must set and re-set these parameters for referring to characters, as well as the temporal and spatial parameters of the story. To these cognitive and linguistic tasks is the added social and pragmatic task of monitoring the knowledge and attention states of their listener. The speaker must ensure that the listener can identify the characters, and so must anticipate their listener’s knowledge and on-going mental image of the story. How speakers do this depends on cultural conventions and on the resources of the language(s) they speak. For the child speaker the development narrative competence involves an integration, on-line, of a number of skills, some of which are not fully established until the later childhood years. / The study in this thesis investigates the development of reference tracking in a complex and dynamic language setting. It investigates the language and language development of Warumungu children. The Warumungu central are Indigenous Australians, whose traditional country is in northern Central Australia. Most Warumungu live today in the township of Tennant Creek. Younger people no longer develop full active proficiency in their heritage language, Warumungu, but speak a contact language, Wumpurrarni English as a first language. This contact variety is characterised by substantial variability. In addition to Warumungu and Wumpurrarni English, children learn Standard Australian English, as this is the sole language of instruction in school. / The study describes properties of Wumpurrarni English, in particular nominal expressions, used for tracking reference. These are contrasted with descriptions of the most documented and neighbouring creole variety, Roper River Kriol, and with Standard Australian English. It is demonstrated that in Wumpurrarni English, the marking of new versus given referents on the noun phrase is not obligatory. However a number of structures, such as left dislocation and emphatic subject chaining are used to mark discourse prominence. Repetition of topics, clauses and elements of clauses are stylistic features of a ‘good story’ in Wumpurrarni English. / The study investigates the ways that Warumungu children of different ages introduce, maintain and switch reference, and how, across stretches of their narrations, strategies for managing reference are used. These investigations reveal developmental differences across the age groups in the study, which resonate with studies of children’s narrative competence in other languages, illustrating general cognitive and linguistic development. In addition, some children chose to narrate in a speech style more English-like than they normally use. This set of narrations reveals interesting findings about differences between Wumpurrarni English and Standard English, children’s perceptions of these differences, and insights into the additional cognitive load that speaking in ‘English’ represents.

Este trabalho apresenta uma nova metodologia para a síntese simultânea de controlador e laço anti-windup visando o problema de seguimento de referências em sistemas sujeitos à saturação. Além do projeto dos controladores, será apresentada uma estimativa dos domínios de estabilidade e do conjunto de referências admissíveis. O seguimento de referências constantes e a rejeição de perturbações, também constantes, será garantido pelo princípio do modelo interno, ou seja, uma ação integral será adicionada a uma malha de controle com realimentação de saída. Além da adição desta ação integral, uma mudança de coordenadas será aplicada ao sistema, onde será garantido que o único ponto de equilíbrio que garante erro nulo de seguimento está no interior da sua região de linearidade. Os efeitos da saturação no sistema serão considerados através de condições de setor modificadas, as quais introduzem novos graus de liberdade ao projeto. Em um primeiro momento, a metodologia será aplicada para sistemas de tempo contínuo, considerando um esquema de controle conhecido como “integradores inteligentes”. Posteriormente, este esquema será simplificado, no que foi chamado de solução “clássica”. Além de apresentar um esquema de controle mais simples e um número menor de condições, estas condições são obtidas diretamente na forma de LMIs, evitando assim, a utilização de esquemas iterativos. Alguns problemas de otimização serão apresentados, podendo levar a três objetivos de controle distintos: maximização da referência admissível, maximização da condição inicial e maximização da perturbação admissível. Por meio de exemplos, será mostrado que esta solução apresenta resultados menos conservativos do que os apresentados na literatura corrente, além de chamar a atenção para um problema ignorado por outros autores. Este problema se refere à existência de pontos de equilíbrio dentro dos domínios de estabilidade mas fora da região linear, o que impossibilita a garantia de erro de seguimento nulo. Num segundo momento, esta metodologia será estendida para sistemas de tempo discreto. Mais uma vez, condições LMI serão obtidas a fim de projetar os controladores e oferecer estimativas dos domínios de estabilidade. Por não haver uma referência direta para comparação dos resultados, a metodologia será aplicada para exemplos estáveis, instáveis e com integradores, tanto no caso monovariável quanto no caso multivariável. Finalmente, será apresentado um estudo dos pontos de equilíbrio fora da região de linearidade, como mencionado anteriormente, considerando tanto sistemas de tempo contínuo quanto em tempo discreto. Este estudo será realizado para alguns tipos de sistemas, considerando apenas o caso monovariável. Será provado que estes equilíbrios só são possíveis em plantas assintoticamente estáveis, exigindo a consideração de uma condição extra na solução do problema de otimização. / This work addresses the problem of tracking constant references for linear systems subject to control saturation. The main idea is to present LMI conditions in order to design both a stabilizing controller and an anti-windup gain. These conditions ensure that the trajectories of the closed-loop system are bounded by an invariant ellipsoidal set, provided that the initial conditions are taken in this set and the references and the disturbances belong to a certain admissible set. The constant reference tracking and constant disturbance rejection is taken into account by the internal model principle, i. e., considering the introduction of an integral action in a unitary output feedback scheme. We also introduce the error co-ordinate representation, where is proved that there exists only one equilibrium point inside the linearity region and that this equilibrium point ensures perfect reference tracking. In order to consider the saturation effects, we use a modified sector condition, introducing new degrees of freedom to the synthesis problem. In a first step, the proposed framework was applied to the control scheme called “intelligent integrators”, regarding continuous-time systems. However, this control scheme does not allow the simultaneous synthesis so it is simplified to the so called “classical” anti-windup scheme. Based on this simplified control structure, LMI conditions are directly derived, avoiding therefore the necessity of applying iterative schemes. Convex optimization problems aiming at the maximization of the invariant set of admissible states and/or the maximization of the set of admissible references/disturbances are proposed. We show, by means of an example, that the obtained results are less conservative than the ones previously presented in related works. In these examples, we also show that a study about the existence of other equilibria inside the invariant set is worthwhile. Later, the proposed framework is extended to discrete-time systems, where new LMI conditions are presented in order to synthesize the controller and present an estimate of the stability domains. Due to a lack of related works, our framework is applied to stable, unstable and integrator examples. These examples consider both single and multi-variable systems. Finally, we conclude this work with a study about the possibility of existence of other equilibria inside the invariant set. For the single-input case, we show that this is only possible if the open-loop system is asymptotically stable. In this case, in order to avoid convergence to these points, additional constraints on the admissible references to be tracked should be considered. It is worth to emphasize that such kind of analysis has not been performed in previous works.

Este trabalho apresenta uma nova metodologia para a síntese simultânea de controlador e laço anti-windup visando o problema de seguimento de referências em sistemas sujeitos à saturação. Além do projeto dos controladores, será apresentada uma estimativa dos domínios de estabilidade e do conjunto de referências admissíveis. O seguimento de referências constantes e a rejeição de perturbações, também constantes, será garantido pelo princípio do modelo interno, ou seja, uma ação integral será adicionada a uma malha de controle com realimentação de saída. Além da adição desta ação integral, uma mudança de coordenadas será aplicada ao sistema, onde será garantido que o único ponto de equilíbrio que garante erro nulo de seguimento está no interior da sua região de linearidade. Os efeitos da saturação no sistema serão considerados através de condições de setor modificadas, as quais introduzem novos graus de liberdade ao projeto. Em um primeiro momento, a metodologia será aplicada para sistemas de tempo contínuo, considerando um esquema de controle conhecido como “integradores inteligentes”. Posteriormente, este esquema será simplificado, no que foi chamado de solução “clássica”. Além de apresentar um esquema de controle mais simples e um número menor de condições, estas condições são obtidas diretamente na forma de LMIs, evitando assim, a utilização de esquemas iterativos. Alguns problemas de otimização serão apresentados, podendo levar a três objetivos de controle distintos: maximização da referência admissível, maximização da condição inicial e maximização da perturbação admissível. Por meio de exemplos, será mostrado que esta solução apresenta resultados menos conservativos do que os apresentados na literatura corrente, além de chamar a atenção para um problema ignorado por outros autores. Este problema se refere à existência de pontos de equilíbrio dentro dos domínios de estabilidade mas fora da região linear, o que impossibilita a garantia de erro de seguimento nulo. Num segundo momento, esta metodologia será estendida para sistemas de tempo discreto. Mais uma vez, condições LMI serão obtidas a fim de projetar os controladores e oferecer estimativas dos domínios de estabilidade. Por não haver uma referência direta para comparação dos resultados, a metodologia será aplicada para exemplos estáveis, instáveis e com integradores, tanto no caso monovariável quanto no caso multivariável. Finalmente, será apresentado um estudo dos pontos de equilíbrio fora da região de linearidade, como mencionado anteriormente, considerando tanto sistemas de tempo contínuo quanto em tempo discreto. Este estudo será realizado para alguns tipos de sistemas, considerando apenas o caso monovariável. Será provado que estes equilíbrios só são possíveis em plantas assintoticamente estáveis, exigindo a consideração de uma condição extra na solução do problema de otimização. / This work addresses the problem of tracking constant references for linear systems subject to control saturation. The main idea is to present LMI conditions in order to design both a stabilizing controller and an anti-windup gain. These conditions ensure that the trajectories of the closed-loop system are bounded by an invariant ellipsoidal set, provided that the initial conditions are taken in this set and the references and the disturbances belong to a certain admissible set. The constant reference tracking and constant disturbance rejection is taken into account by the internal model principle, i. e., considering the introduction of an integral action in a unitary output feedback scheme. We also introduce the error co-ordinate representation, where is proved that there exists only one equilibrium point inside the linearity region and that this equilibrium point ensures perfect reference tracking. In order to consider the saturation effects, we use a modified sector condition, introducing new degrees of freedom to the synthesis problem. In a first step, the proposed framework was applied to the control scheme called “intelligent integrators”, regarding continuous-time systems. However, this control scheme does not allow the simultaneous synthesis so it is simplified to the so called “classical” anti-windup scheme. Based on this simplified control structure, LMI conditions are directly derived, avoiding therefore the necessity of applying iterative schemes. Convex optimization problems aiming at the maximization of the invariant set of admissible states and/or the maximization of the set of admissible references/disturbances are proposed. We show, by means of an example, that the obtained results are less conservative than the ones previously presented in related works. In these examples, we also show that a study about the existence of other equilibria inside the invariant set is worthwhile. Later, the proposed framework is extended to discrete-time systems, where new LMI conditions are presented in order to synthesize the controller and present an estimate of the stability domains. Due to a lack of related works, our framework is applied to stable, unstable and integrator examples. These examples consider both single and multi-variable systems. Finally, we conclude this work with a study about the possibility of existence of other equilibria inside the invariant set. For the single-input case, we show that this is only possible if the open-loop system is asymptotically stable. In this case, in order to avoid convergence to these points, additional constraints on the admissible references to be tracked should be considered. It is worth to emphasize that such kind of analysis has not been performed in previous works.

Este trabalho apresenta uma nova metodologia para a síntese simultânea de controlador e laço anti-windup visando o problema de seguimento de referências em sistemas sujeitos à saturação. Além do projeto dos controladores, será apresentada uma estimativa dos domínios de estabilidade e do conjunto de referências admissíveis. O seguimento de referências constantes e a rejeição de perturbações, também constantes, será garantido pelo princípio do modelo interno, ou seja, uma ação integral será adicionada a uma malha de controle com realimentação de saída. Além da adição desta ação integral, uma mudança de coordenadas será aplicada ao sistema, onde será garantido que o único ponto de equilíbrio que garante erro nulo de seguimento está no interior da sua região de linearidade. Os efeitos da saturação no sistema serão considerados através de condições de setor modificadas, as quais introduzem novos graus de liberdade ao projeto. Em um primeiro momento, a metodologia será aplicada para sistemas de tempo contínuo, considerando um esquema de controle conhecido como “integradores inteligentes”. Posteriormente, este esquema será simplificado, no que foi chamado de solução “clássica”. Além de apresentar um esquema de controle mais simples e um número menor de condições, estas condições são obtidas diretamente na forma de LMIs, evitando assim, a utilização de esquemas iterativos. Alguns problemas de otimização serão apresentados, podendo levar a três objetivos de controle distintos: maximização da referência admissível, maximização da condição inicial e maximização da perturbação admissível. Por meio de exemplos, será mostrado que esta solução apresenta resultados menos conservativos do que os apresentados na literatura corrente, além de chamar a atenção para um problema ignorado por outros autores. Este problema se refere à existência de pontos de equilíbrio dentro dos domínios de estabilidade mas fora da região linear, o que impossibilita a garantia de erro de seguimento nulo. Num segundo momento, esta metodologia será estendida para sistemas de tempo discreto. Mais uma vez, condições LMI serão obtidas a fim de projetar os controladores e oferecer estimativas dos domínios de estabilidade. Por não haver uma referência direta para comparação dos resultados, a metodologia será aplicada para exemplos estáveis, instáveis e com integradores, tanto no caso monovariável quanto no caso multivariável. Finalmente, será apresentado um estudo dos pontos de equilíbrio fora da região de linearidade, como mencionado anteriormente, considerando tanto sistemas de tempo contínuo quanto em tempo discreto. Este estudo será realizado para alguns tipos de sistemas, considerando apenas o caso monovariável. Será provado que estes equilíbrios só são possíveis em plantas assintoticamente estáveis, exigindo a consideração de uma condição extra na solução do problema de otimização. / This work addresses the problem of tracking constant references for linear systems subject to control saturation. The main idea is to present LMI conditions in order to design both a stabilizing controller and an anti-windup gain. These conditions ensure that the trajectories of the closed-loop system are bounded by an invariant ellipsoidal set, provided that the initial conditions are taken in this set and the references and the disturbances belong to a certain admissible set. The constant reference tracking and constant disturbance rejection is taken into account by the internal model principle, i. e., considering the introduction of an integral action in a unitary output feedback scheme. We also introduce the error co-ordinate representation, where is proved that there exists only one equilibrium point inside the linearity region and that this equilibrium point ensures perfect reference tracking. In order to consider the saturation effects, we use a modified sector condition, introducing new degrees of freedom to the synthesis problem. In a first step, the proposed framework was applied to the control scheme called “intelligent integrators”, regarding continuous-time systems. However, this control scheme does not allow the simultaneous synthesis so it is simplified to the so called “classical” anti-windup scheme. Based on this simplified control structure, LMI conditions are directly derived, avoiding therefore the necessity of applying iterative schemes. Convex optimization problems aiming at the maximization of the invariant set of admissible states and/or the maximization of the set of admissible references/disturbances are proposed. We show, by means of an example, that the obtained results are less conservative than the ones previously presented in related works. In these examples, we also show that a study about the existence of other equilibria inside the invariant set is worthwhile. Later, the proposed framework is extended to discrete-time systems, where new LMI conditions are presented in order to synthesize the controller and present an estimate of the stability domains. Due to a lack of related works, our framework is applied to stable, unstable and integrator examples. These examples consider both single and multi-variable systems. Finally, we conclude this work with a study about the possibility of existence of other equilibria inside the invariant set. For the single-input case, we show that this is only possible if the open-loop system is asymptotically stable. In this case, in order to avoid convergence to these points, additional constraints on the admissible references to be tracked should be considered. It is worth to emphasize that such kind of analysis has not been performed in previous works.

Jicarilla Apache is a Southern Athabaskan language with a complex verbal structure, including a prefix template with positions for more than ten affixes. Little has been done to document or describe the language grammatically or typologically, but one of the morphemes that has been described in the literature is the suffix -go. The morpheme can be found in elicited speech as well as in narrations. This morpheme is one of the few verbal affixes that can appear after the verb stem and plays a role in many subordinate clause constructions. It has been described as a temporal marker, a feature of certain auxiliary verb constructions, a marker of habitual aspect, and a required part of causative constructions, among others. Such a wide variety of uses can make it difficult for language learners to know when this morpheme should be included. But there is one function that would account for all the previous descriptions and provide a simpler paradigm for funderstanding what triggers the presence of -go: namely, that of reference tracking. No referent tracking function of -go has been described, yet many of the functions of -go provided in the literature can also be explained as the result of a system of reference tracking. This thesis argues that Jicarilla features a reference tracking system that combines foregrounding functions with the features of switch reference, according to the definition of foregrounding found in Simpson (2004) and the definitions of switch reference found in van Gijn (2016a) and Stirling (1993). This is demonstrated by reviewing all the examples of -go in the available literature, including Goddard (1911), Jung (2002), and Phone, Olson, Martinez, & Axelrod (2007).

Este trabalho apresenta um estudo de controladores repetitivos e ressonantes-repetitivos aplicados a fontes ininterruptas de energia (UPSs, do termo em inglês, Uninterruptible Power Supplies). Primeiramente, o desempenho dos controladores repetitivos é analisado a partir das exigências e dos procedimentos de testes definidos pela norma IEC 62040-3. A partir destes resultados, são discutidas as principais causas para o erro de seguimento de um sinal de referência e é avaliado o impacto de metodologias de correção aplicadas na função de transferência do controlador repetitivo. No contexto dos controladores ressonantes-repetitivos duas topologias são analisadas: a primeira é composta por um controlador ressonante sintonizado na frequência fundamental do sinal a ser seguido em paralelo com um controlador repetitivo sintonizado na mesma frequência; a segunda topologia é composta pelo mesmo paralelo entre os controladores ressonante e repetitivo, mas um filtro complementar é adicionado em série com o controlador repetitivo visando alocar a operação de cada controlador em faixas de frequências distintas. Então uma variação do controlador ressonante-repetitivo com filtro é proposta, na qual o filtro é utilizado para corrigir a fase do laço do controlador repetitivo e consequentemente aumentar a magnitude nas frequências de interesse. A partir desta estrutura proposta, uma representação no espaço de estados do sistema em malha fechada é obtida e o projeto do controlador é realizado através da solução de um problema de otimização com restrições na forma de Desigualdades Matriciais Lineares (do inglês, Linear Matrix Inequalities - LMIs). Resultados de simulação utilizando Matlab/PSIM são apresentados para demostrar a melhoria de desempenho do sistema com o controlador proposto. / This work presents a study of repetitive and resonant-repetitive controllers applied to Uninterruptible Power Supplies (UPSs). First, the performance of repetitive controllers is analyzed in terms of requirements and test procedures defined in the IEC 62040-3 standard. From these results the main causes of the reference tracking error are discussed and the impact of correction methodologies applied to repetitive controller transfer function is evaluated. In the context of the resonant-repetitive controllers two topologies are analyzed: the first is composed of a resonant controller tuned to the fundamental frequency of the signal to be followed in parallel with a repetitive controller tuned to the same frequency; the second topology is composed of the same parallel connection between the resonant and the repetitive controllers but a complementary filter is added in series with the repetitive controller aiming to restrict each controller action to different frequency bands. Then a variation of the resonant-repetitive controller with a filter is proposed, in which the filter is used to correct the phase of the repetitive controller loop and consequently increase the magnitude at the frequencies of interest. From this proposed structure, a state space model representing the closed loop system is obtained and the controller design is carried out by the solution of an optimization problem based on LMI (Linear Matrix Inequality) constraints. Simulation results in Matlab/PSIM are presented to demonstrate the improvement on system performance with the proposed controller.

Este trabalho apresenta um estudo de controladores repetitivos e ressonantes-repetitivos aplicados a fontes ininterruptas de energia (UPSs, do termo em inglês, Uninterruptible Power Supplies). Primeiramente, o desempenho dos controladores repetitivos é analisado a partir das exigências e dos procedimentos de testes definidos pela norma IEC 62040-3. A partir destes resultados, são discutidas as principais causas para o erro de seguimento de um sinal de referência e é avaliado o impacto de metodologias de correção aplicadas na função de transferência do controlador repetitivo. No contexto dos controladores ressonantes-repetitivos duas topologias são analisadas: a primeira é composta por um controlador ressonante sintonizado na frequência fundamental do sinal a ser seguido em paralelo com um controlador repetitivo sintonizado na mesma frequência; a segunda topologia é composta pelo mesmo paralelo entre os controladores ressonante e repetitivo, mas um filtro complementar é adicionado em série com o controlador repetitivo visando alocar a operação de cada controlador em faixas de frequências distintas. Então uma variação do controlador ressonante-repetitivo com filtro é proposta, na qual o filtro é utilizado para corrigir a fase do laço do controlador repetitivo e consequentemente aumentar a magnitude nas frequências de interesse. A partir desta estrutura proposta, uma representação no espaço de estados do sistema em malha fechada é obtida e o projeto do controlador é realizado através da solução de um problema de otimização com restrições na forma de Desigualdades Matriciais Lineares (do inglês, Linear Matrix Inequalities - LMIs). Resultados de simulação utilizando Matlab/PSIM são apresentados para demostrar a melhoria de desempenho do sistema com o controlador proposto. / This work presents a study of repetitive and resonant-repetitive controllers applied to Uninterruptible Power Supplies (UPSs). First, the performance of repetitive controllers is analyzed in terms of requirements and test procedures defined in the IEC 62040-3 standard. From these results the main causes of the reference tracking error are discussed and the impact of correction methodologies applied to repetitive controller transfer function is evaluated. In the context of the resonant-repetitive controllers two topologies are analyzed: the first is composed of a resonant controller tuned to the fundamental frequency of the signal to be followed in parallel with a repetitive controller tuned to the same frequency; the second topology is composed of the same parallel connection between the resonant and the repetitive controllers but a complementary filter is added in series with the repetitive controller aiming to restrict each controller action to different frequency bands. Then a variation of the resonant-repetitive controller with a filter is proposed, in which the filter is used to correct the phase of the repetitive controller loop and consequently increase the magnitude at the frequencies of interest. From this proposed structure, a state space model representing the closed loop system is obtained and the controller design is carried out by the solution of an optimization problem based on LMI (Linear Matrix Inequality) constraints. Simulation results in Matlab/PSIM are presented to demonstrate the improvement on system performance with the proposed controller.

Este trabalho apresenta um estudo de controladores repetitivos e ressonantes-repetitivos aplicados a fontes ininterruptas de energia (UPSs, do termo em inglês, Uninterruptible Power Supplies). Primeiramente, o desempenho dos controladores repetitivos é analisado a partir das exigências e dos procedimentos de testes definidos pela norma IEC 62040-3. A partir destes resultados, são discutidas as principais causas para o erro de seguimento de um sinal de referência e é avaliado o impacto de metodologias de correção aplicadas na função de transferência do controlador repetitivo. No contexto dos controladores ressonantes-repetitivos duas topologias são analisadas: a primeira é composta por um controlador ressonante sintonizado na frequência fundamental do sinal a ser seguido em paralelo com um controlador repetitivo sintonizado na mesma frequência; a segunda topologia é composta pelo mesmo paralelo entre os controladores ressonante e repetitivo, mas um filtro complementar é adicionado em série com o controlador repetitivo visando alocar a operação de cada controlador em faixas de frequências distintas. Então uma variação do controlador ressonante-repetitivo com filtro é proposta, na qual o filtro é utilizado para corrigir a fase do laço do controlador repetitivo e consequentemente aumentar a magnitude nas frequências de interesse. A partir desta estrutura proposta, uma representação no espaço de estados do sistema em malha fechada é obtida e o projeto do controlador é realizado através da solução de um problema de otimização com restrições na forma de Desigualdades Matriciais Lineares (do inglês, Linear Matrix Inequalities - LMIs). Resultados de simulação utilizando Matlab/PSIM são apresentados para demostrar a melhoria de desempenho do sistema com o controlador proposto. / This work presents a study of repetitive and resonant-repetitive controllers applied to Uninterruptible Power Supplies (UPSs). First, the performance of repetitive controllers is analyzed in terms of requirements and test procedures defined in the IEC 62040-3 standard. From these results the main causes of the reference tracking error are discussed and the impact of correction methodologies applied to repetitive controller transfer function is evaluated. In the context of the resonant-repetitive controllers two topologies are analyzed: the first is composed of a resonant controller tuned to the fundamental frequency of the signal to be followed in parallel with a repetitive controller tuned to the same frequency; the second topology is composed of the same parallel connection between the resonant and the repetitive controllers but a complementary filter is added in series with the repetitive controller aiming to restrict each controller action to different frequency bands. Then a variation of the resonant-repetitive controller with a filter is proposed, in which the filter is used to correct the phase of the repetitive controller loop and consequently increase the magnitude at the frequencies of interest. From this proposed structure, a state space model representing the closed loop system is obtained and the controller design is carried out by the solution of an optimization problem based on LMI (Linear Matrix Inequality) constraints. Simulation results in Matlab/PSIM are presented to demonstrate the improvement on system performance with the proposed controller.