Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-09-04T13:42:58Z No. of bitstreams: 1 Watson Robert.pdf: 2699368 bytes, checksum: cf204eec3df50b251f4adbbbd380ffd0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-04T13:42:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Watson Robert.pdf: 2699368 bytes, checksum: cf204eec3df50b251f4adbbbd380ffd0 (MD5) Previous issue date: 2014-08-21 / Due to the demand for high-performance equipments and the rising cost of energy, the industrial sector is developing equipments to attend minimization of the theirs operational costs. The implementation of these requirements generate a demand for projects and implementations of high-performance control systems. The optimal control theory is an alternative to solve this problem, because in its design considers the normative specifications of the system design, as well as those that are related to the operational costs. Motivated by these perspectives, it is presented the study of methods and the development of algorithms to the approximated solution of the Equation Hamilton-Jacobi-Bellman, in the form of discrete Riccati equation, model free and dependent of the dynamic system. The proposed solutions are developed in the context of adaptive dynamic programming that are based on the methods for online design of optimal control systems, Discrete Linear Quadratic Regulator type. The proposed approach is evaluated in multivariable models of the dynamic systems to evaluate the perspectives of the optimal control law for online implementations. / Devido a demanda por equipamentos de alto desempenho e o custo crescente da energia, o setor industrial desenvolve equipamentos que atendem a minimização dos seus custos operacionais. A implantação destas exigências geram uma demanda por projetos e implementações de sistemas de controle de alto desempenho. A teoria de controle ótimo é uma alternativa para solucionar este problema, porque considera no seu projeto as especificações normativas de projeto do sistema, como também as relativas aos seus custos operacionais. Motivado por estas perspectivas, apresenta-se o estudo de métodos e o desenvolvimento de algoritmos para solução aproximada da Equação Hamilton-Jacobi-Bellman, do tipo Equação Discreta de Riccati, livre e dependente de modelo do sistema dinâmico. As soluções propostas são desenvolvidas no contexto de programação dinâmica adaptativa (ADP) que baseiam-se nos métodos para o projeto on-line de Controladores Ótimos, do tipo Regulador Linear Quadrático Discreto. A abordagem proposta é avaliada em modelos de sistemas dinâmicos multivariáveis, tendo em vista a implementação on-line de leis de controle ótimo.

Submitted by JULIO CEZAR UZINSKI null (uzinski.jc@gmail.com) on 2016-12-15T21:43:22Z No. of bitstreams: 1 Uzinski JC.pdf: 2380247 bytes, checksum: 910b14a40501433136262e638e586b5f (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-20T16:20:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 uzinski_jc_dr_ilha.pdf: 2380247 bytes, checksum: 910b14a40501433136262e638e586b5f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-20T16:20:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 uzinski_jc_dr_ilha.pdf: 2380247 bytes, checksum: 910b14a40501433136262e638e586b5f (MD5) Previous issue date: 2016-11-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Esta tese apresenta uma parametrização no espaço de estados para a transformada wavelet rápida. Esta parametrização é baseada em funções de base ortonormal e filtros de resposta finita ao impulso simultaneamente, uma vez que, a transformada rápida wavelet é um algoritmo que consiste em decompor sinais no domínio do tempo em sequências de coeficientes baseados numa base ortogonal de funções wavelet. Deste modo, vantagens apresentadas por ambas as propostas são incorporadas. Modelos de resposta finita ao impulso têm propriedades atrativas como vantagens computacionais e analíticas, garantia de estabilidade BIBO e robustez para a mudança de alguns parâmetros, dentre outras. Por outro lado, séries de funções de base ortonormal têm características que as fazem atrativas para a modelagem de sistemas dinâmicos, como ausência de recursão da saída, a não necessidade de se conhecer previamente a estrutura exata do vetor de regressão, possibilidade de aumentar a capacidade de representação do modelo aumentando-se o número de funções ortonormais utilizadas, desacoplamento natural das saídas em modelos multivariáveis; tolerância a dinâmicas não modeladas. Além disso, a realização no espaço de estados é mínima. A contribuição deste trabalho consiste no desenvolvimento de uma realização no espaço de estados para bancos de filtros wavelet, em que há a presença explícita de parâmetros que podem ser livremente ajustados mantendo as propriedades de reconstrução perfeita e ortonormalidade. Para ilustrar o funcionamento e as vantagens da técnica proposta, alguns exemplos de decomposição de sinais no contexto de processamento de sinais mostrando que ela proporciona os mesmos coeficientes wavelet que a transformada wavelet rápida, e uma aplicação em controle através de realimentação dinâmica de estados também são apresentados nesta tese. / This thesis presents a state-space parameterization for the fast wavelet transform. This parameterization is based on orthonormal basis functions and finite impulse response filters at the same time, since the fast wavelet transform is an algorithm, which converts a signal in the time domain into a sequence of coefficients based on an orthogonal basis of small finite wavelet functions. Advantages presented by both proposals are incorporated. Finite impulse response systems have attractive properties, for instance, computational and analytical advantages, BIBO stability and robustness guarantee to some parameter changes, and others. On the other hand, orthonormal basis functions have some characteristics that make them attractive for dynamic systems modeling, examples are, output recursion absence, not requiring prior regression vector exact structure knowledge; possibility of increasing the model representation capacity by increasing the number of orthonormal functions employed; natural outputs uncoupling in multivariable models; tolerance to unmodeled dynamics, and others. Furthermore, the state-space realization is minimal. The contribution of this work consists in the development of a state-space realization for a wavelet filter bank, with the explicit presence of the parameters that can be freely adjusted, keeping perfect-reconstruction and orthonormality guarantees. In order to illustrate advantages and how the proposed technique works, some decomposition examples in signal processing context are presented showing that it provides the same wavelet coefficients as the fast wavelet transform, and an application on dynamic state feedback control is also presented in this thesis. / CNPq: 160545/2013-7

Orientador: Francisco Villarreal Alvarado / Resumo: Esta tese apresenta uma parametrização no espaço de estados para a transformada wavelet rápida. Esta parametrização é baseada em funções de base ortonormal e filtros de resposta finita ao impulso simultaneamente, uma vez que, a transformada rápida wavelet é um algoritmo que consiste em decompor sinais no domínio do tempo em sequências de coeficientes baseados numa base ortogonal de funções wavelet. Deste modo, vantagens apresentadas por ambas as propostas são incorporadas. Modelos de resposta finita ao impulso têm propriedades atrativas como vantagens computacionais e analíticas, garantia de estabilidade BIBO e robustez para a mudança de alguns parâmetros, dentre outras. Por outro lado, séries de funções de base ortonormal têm características que as fazem atrativas para a modelagem de sistemas dinâmicos, como ausência de recursão da saída, a não necessidade de se conhecer previamente a estrutura exata do vetor de regressão, possibilidade de aumentar a capacidade de representação do modelo aumentando-se o número de funções ortonormais utilizadas, desacoplamento natural das saídas em modelos multivariáveis; tolerância a dinâmicas não modeladas. Além disso, a realização no espaço de estados é mínima. A contribuição deste trabalho consiste no desenvolvimento de uma realização no espaço de estados para bancos de filtros wavelet, em que há a presença explícita de parâmetros que podem ser livremente ajustados mantendo as propriedades de reconstrução perfeita e ortonormalidade. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-23T20:34:27Z No. of bitstreams: 1 ErnestoFerreira.pdf: 1744167 bytes, checksum: c125c90e5eb2aab2618350567f88cb31 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-23T20:34:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ErnestoFerreira.pdf: 1744167 bytes, checksum: c125c90e5eb2aab2618350567f88cb31 (MD5) Previous issue date: 2016-03-08 / The development and the numerical stability analysis of a new adaptive critic algorithm to approximate the state-value function for online discrete linear quadratic regulator (DLQR) optimal control system design based on heuristic dynamic programming (HDP) are presented in this work. The proposed algorithm makes use of unitary transformations and QR decomposition methods to improve the online learning e-ciency in the critic network through the recursive least-squares (RLS) approach. The developed learning strategy provides computational performance improvements in terms of numerical stability and computational cost which aim at making possible the implementations in real time of optimal control design methodology based upon actor-critic reinforcement learning paradigms. The convergence behavior and numerical stability of the proposed online algorithm, called RLSµ-QR-HDP-DLQR, are evaluated by computational simulations in three Multiple-Input and Multiple-Output (MIMO) models, that represent the automatic pilot of an F-16 aircraft of third order, a fourth order RLC circuit with two input voltages and two controllable voltage levels, and a doubly-fed induction generator with six inputs and six outputs for wind energy conversion systems. / Neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento e a análise da estabilidade numérica de um novo algoritmo crítico adaptativo para aproximar a função valor de estado para o projeto do sistema de controle ótimo online, utilizando o regulador linear quadrático discreto (DLQR), com base em programação dinâmica heurística (HDP). O algoritmo proposto faz uso de transformações unitárias e métodos de decomposição QR para melhorar a e-ciência da aprendizagem online na rede crítica por meio da abordagem dos mínimos quadrados recursivos (RLS). A estratégia de aprendizagem desenvolvida fornece melhorias no desempenho computacional em termos de estabilidade numérica e custo computacional, que visam tornar possíveis as implementações em tempo real da metodologia do projeto de controle ótimo com base em paradigmas de aprendizado por reforço ator-crítico. O comportamento de convergência e estabilidade numérica do algoritmo online proposto, denominado RLSµ-QR-HDP-DLQR, são avaliados por meio de simulações computacionais em três modelos Múltiplas-Entradas e Múltiplas-Saídas (MIMO), que representam o piloto automático de uma aeronave F-16 de terceira ordem, um circuito de quarta ordem RLC com duas tensões de entrada e dois níveis de tensão controláveis, e um gerador de indução duplamente alimentados com seis entradas e seis saídas para sistemas de conversão de energia eólica.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-08-30T15:33:12Z No. of bitstreams: 1 Patricia Helena.pdf: 11110405 bytes, checksum: ca1f067231658f897d84b86181dbf1b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-30T15:33:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Patricia Helena.pdf: 11110405 bytes, checksum: ca1f067231658f897d84b86181dbf1b9 (MD5) Previous issue date: 2014-07-24 / In this thesis a proposal of an uni ed approach of dynamic programming, reinforcement learning and function approximation theories aiming at the development of methods and algorithms for design of optimal control systems is presented. This approach is presented in the approximate dynamic programming context that allows approximating the optimal feedback solution as to reduce the computational complexity associated to the conventional dynamic programming methods for optimal control of multivariable systems. Speci cally, in the state and action dependent heuristic dynamic programming framework, this proposal is oriented for the development of online approximated solutions, numerically stable, of the Riccati-type Hamilton-Jacobi-Bellman equation associated to the discrete linear quadratic regulator problem which is based on a formulation that combines value function estimates by means of a RLS (Recursive Least-Squares) structure, temporal di erences and policy improvements. The development of the proposed methodologies, in this work, is focused mainly on the UDU T factorization that is inserted in this framework to improve the RLS estimation process of optimal decision policies of the discrete linear quadratic regulator, by circumventing convergence and numerical stability problems related to the covariance matrix ill-conditioning of the RLS approach. / Apresenta-se nesta tese uma proposta de uma abordagem uni cada de teorias de programação dinâmica, aprendizagem por reforço e aproximação de função que tem por objetivo o desenvolvimento de métodos e algoritmos para projeto online de sistemas de controle ótimo. Esta abordagem é apresentada no contexto de programação dinâmica aproximada que permite aproximar a solução de realimentação ótima de modo a reduzir a complexidade computacional associada com métodos convencionais de programação dinâmica para controle ótimo de sistemas multivariáveis. Especi camente, no quadro de programação dinâmica heurística e programação dinâmica heurística dependente de ação, esta proposta é orientada para o desenvolvimento de soluções aproximadas online, numericamente estáveis, da equação de Hamilton-Jacobi-Bellman do tipo Riccati associada ao problema do regulador linear quadrático discreto que tem por base uma formulação que combina estimativas da função valor por meio de uma estrutura RLS (do inglês Recursive Least-Squares), diferenças temporais e melhorias de política. O desenvolvimento das metodologias propostas, neste trabalho, tem seu foco principal voltado para a fatoração UDU T que é inserida neste quadro para melhorar o processo de estimação RLS de políticas de decisão ótimas do regulador linear quadrá- tico discreto, contornando-se problemas de convergência e estabilidade numérica relacionados com o mal condicionamento da matriz de covariância da abordagem RLS.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_DENIS FABRICIO SOUSA DE SA.pdf: 2409581 bytes, checksum: 4de5274676a1f75ffe2a1f6b46b1388c (MD5) Previous issue date: 2015-04-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The representation of dynamic systems or plants via mathematical models occupies an important position in control system design that allow the performance evaluation of the controller during his development stage. These models are also used as an alternative to solve the problem of the hardness or impracticability to install sensors that measure the controlled variables, the dynamic systems representations enable non-invasive measurement of these variables. As consequence the designer has an alternative way to perform adaptive and optimal sensorless control for a given process. In this dissertation is presented a proposal for control systems schemas and algorithms, based on recurrent neural networks (ANN) and Box-Jenkins models, that are dedicated to sensorless or indirect control of dynamic systems. The proposed models and algorithms are associated with the systems identification and recurrent ANN approaches. The algorithms developed for the AAN training are Backpropagation Accelerated and RLS types that are compared with classical methods and strategies to obtain it online parameters of indirect control of system for a thermal plant, where the actuator is Peltier cell. The performance the parametric models of the plant and adaptive PID digital controllers and linear quadratic regulator (DLQR) that are the main elements of the sensorless temperature control system, are evaluated by means of hybrid simulations, where the algorithms implemented in micro controllers and the plant represented by mathematical models. The performance results of the proposed sensorless control algorithms are promissory, not only, in terms of the control system performance, but also due to the reexibility to deploy it in other dynamic systems. / A representação de sistemas dinâmicos ou plantas por meio modelos matemáticos ocupa uma posição relevante no projeto de sistemas de controle, permitindo que o projetista avalie o desempenho dos controladores durante a fase de desenvolvimento do projeto. Estes modelos também são utilizados para resolver o problema da dificuldade ou impossibilidade da inserção de sensores em plantas para medição de variáveis controladas, onde os modelos viabilizam a mediação não invasiva destas variáveis, fornecendo uma alternativa para realização do controle indireto adaptativo e ótimo de um dado processo. Nesta dissertação apresenta-se o desenvolvimento de modelos propostos baseados em redes neurais artificiais recorrentes para o controle sensorless ou indireto da planta. Os modelos propostos estão associados com as abordagens de Identificação de Sistemas e de RNA's recorrentes. OS algoritmos desenvolvidos para o treinamento das RNAs são do tipo Backpropagation acelerado e RLS, que são comparados com estratégias e métodos clássicos, para obtenção online dos parâmetros do sistema de controle indireto de uma planta térmica, tendo como atuador uma célula Peltier. Para uns de avaliação de desempenho do sistema de controle indireto da planta, os modelos paramétricos e controladores digitais adaptativos do tipo PID e regulador linear quadrático (DLQR) são avaliados por meio de simulações híbridas, sendo os algoritmos dos controladores implementados em microcontroladores e a planta representada por modelos matemáticos. Os resultados apresentados são promissores, não são sentido do desempenho do sistema de controle, mas também nos custos reduzidos para seu desenvolvimento, operação e flexibilidade de aplicação em outros sistemas dinâmicos.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcio Mendes Cerqueira.pdf: 4042726 bytes, checksum: a65c6a7174271eecc553e3a5b0ceb33a (MD5) Previous issue date: 2010-02-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Motivated by the necessity of efficient algorithms, it s presented the development of a methodology for the design and analysis of state observers in open and closed loops that are dedicated to monitoring and control of dynamic systems. The development of observers are based on OE models, description in state space and Kalman filter. The models are evaluated for temperature control of a aluminum cube that is inside of a sterilizer oven. In addition to the models assessment in terms of its ability to represent behavior of plants, these models also evaluated for the design of discrete linear quadric regulator DLQR that are tuned by genetic algorithms. The monitoring models are evaluated for open and closed loops structures that are represented by algorithms in terms of difference equations, these algorithms are seen as software core for the indirect measurement systems. / Motivado pela necessidade de algoritmos eficientes, apresenta-se o desenvolvimento de uma metodologia para projeto e análise de observadores de estado em malhas aberta e fechada que são dedicados a monitoração e controle de sistemas dinâmicos. O desenvolvimento dos observadores estão fundamentados em modelos OE, descrição no espaço de estados e filtro de Kalman. Os modelos são avaliados para o controle da temperatura de um cubo de alumínio que encontra-se no interior de uma estufa. Além das avaliações dos modelos em termos de sua habilidade em representar comportamento de plantas, estes são também avaliados para o projeto do regulador linear quadrático discreto (RQLD) que são sintonizados por algoritmos genéticos. Aplicação dos modelos para monitoração é avaliada nas estruturas das malhas aberta e fechada que são representadas por algoritmos em da equação à diferença, tendo em vistas o desenvolvimento de núcleos de software para os sistemas de medição indireta.