Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-29Bitstream added on 2014-06-13T19:26:16Z : No. of bitstreams: 1 silva_ea_me_ilha.pdf: 1235273 bytes, checksum: 4f8072b9552a55466c24ba7961ecb337 (MD5) / O objetivo principal desta dissertação foi a construção de um pêndulo invertido de baixo custo, com partes de uma impressora matricial, para ser utilizado no estudo de sistemas de controle. Após esta construção, foi obtido um modelo matemático linearizado desse sistema. Também, com base em experimento, realizado no laboratório, incluindo a obtenção da resposta em frequência, foram determinadas as funções de transferência do sistema. Em seguida foram projetados controladores, considerando o vetor de estado disponível, utilizando-se técnica de realimentação dos estados. Após a simulação do sistema controlado no software Matlab, esse controlador foi implementado em um CLP e utilizado um software SCADA. Então, foram registrados os resultados experimentais desse sistema de controle no laboratório, os quais apresentaram boa correlação com os resultados obtidos nas simulações. Esse estudo pode ser útil para aplicações didáticas, pois apresenta baixo custo e emprega equipamento CLP e software SCADA, aplicados largamente na indústria / The main aim of this dissertation was to build a low cost inverted pendulum with parts of matricial printers, for the study of control systems. After that, a linear mathematical modeling of this systems was obtained. Then, based on experiments at the laboratory, incluing the frequency response, the transfer functions of the inverted pendulum were obtained. Considering ther transfer functions and supposing that the state vector is available, a controller was designed based on the pole placement control design method. The designed controller was implemented in a Programmable Logic Controller (PLC), using the software SCADA. This study can be useful in didatic applications, because the proposed procedure presents low cost and uses device (PLC) and software (SCADA) broadly used in industries

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Coorientador: Jean Marcos de Souza Ribeiro / Banca: Jose Paulo Fernandes Garcia / Banca: Cristiano Quevedo Andrea / Resumo: O objetivo principal desta dissertação foi a construção de um pêndulo invertido de baixo custo, com partes de uma impressora matricial, para ser utilizado no estudo de sistemas de controle. Após esta construção, foi obtido um modelo matemático linearizado desse sistema. Também, com base em experimento, realizado no laboratório, incluindo a obtenção da resposta em frequência, foram determinadas as funções de transferência do sistema. Em seguida foram projetados controladores, considerando o vetor de estado disponível, utilizando-se técnica de realimentação dos estados. Após a simulação do sistema controlado no software Matlab, esse controlador foi implementado em um CLP e utilizado um software SCADA. Então, foram registrados os resultados experimentais desse sistema de controle no laboratório, os quais apresentaram boa correlação com os resultados obtidos nas simulações. Esse estudo pode ser útil para aplicações didáticas, pois apresenta baixo custo e emprega equipamento CLP e software SCADA, aplicados largamente na indústria / Abstract: The main aim of this dissertation was to build a low cost inverted pendulum with parts of matricial printers, for the study of control systems. After that, a linear mathematical modeling of this systems was obtained. Then, based on experiments at the laboratory, incluing the frequency response, the transfer functions of the inverted pendulum were obtained. Considering ther transfer functions and supposing that the state vector is available, a controller was designed based on the pole placement control design method. The designed controller was implemented in a Programmable Logic Controller (PLC), using the software SCADA. This study can be useful in didatic applications, because the proposed procedure presents low cost and uses device (PLC) and software (SCADA) broadly used in industries / Mestre

Orientador: José Paulo Fernandes Garcia / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Rodrigo Cardim / Banca: Cristiano Quevedo Andrea / Banca: Alfredo Del Sole Lordelo / Resumo: Este trabalho propõe novas estratégias de controle discreto que utilizam preditores de estados. O enfoque principal do trabalho foi dado ao Controle Discreto com Modos Deslizantes aplicados em sistemas que possuem atraso no sinal de controle. As leis sugeridas são caracterizadas principalmente por sua simplicidade de implementação em dispositivos digitais e por proporcionar cálculos rápidos para gerar os sinais de controle. A motivação para essa pesquisa é devido ao amplo interesse do setor de controle e automação pelas influências dos atrasos, em suas diferentes formas, nos projetos de controle. Utiliza-se um preditor já consolidado na literatura em uma das estratégias proposta, enquanto que nas demais estratégias novos preditores são vistos com o objetivo de minimizar os efeitos degenerativos dos atrasos aos projetos. Os métodos de projeto propostos podem ser aplicados no controle de plantas estáveis ou instáveis com atraso no sinal de controle. Com o intuito de validar cada um dos controladores propostos, são apresentados resultados de simulações computacionais em um exemplo de sistema linear de ordem três, em um sistema linear que representa a suspensão ativa de um automóvel e em um sistema não linear que representa o sistema de um pêndulo invertido. No sistema de pêndulo invertido, que em malha aberta é de natureza instável, é proposto um algoritmo de detecção e acomodação automática de falha por atraso no sinal de controle. O presente trabalho mostra resultados satisfatórios mesmo com atrasos constantes e maiores que o período de amostragem, o que comprova a eficácia dos novos controladores / Abstract: This work proposes new strategies of discrete-time control using state predictors. The main focus was the Sliding Mode Control applied to systems that present delay in the control sign. The suggested control laws are characterized by their simplicity of implementation in digital devices and provide a quick procedure to generate control signals. The motivation for this research is due to the wide interest in the automation and control areas for influences of several kinds of delays, in control projects. We use a predictor widely seen in the literature of the proposed strategies, while for other predictors new strategies are adressed to minimize the degenerative effects of delay in systems. The proposed design methods can be applied to the control of stable or unstable plants, with delay in the control signal. In order to validate each of the proposed controllers we present results of computer simulations for an example of a linear system of third order that represents the active suspension of a vehicle and a nonlinear system which represents an inverted pendulum. In the inverted pendulum system which is of unstable nature, we propose an algorithm for automatic detection and fault accommodation for delay in the control signal. The present work shows satisfactory results even with constant delays and larger sampling period, which proves the efficiency of the new controllers / Doutor

CAPES / O objetivo desta dissertação é propor uma técnica para a síntese via realimentação de estados para sistemas lineares e invariantes no tempo, considerando que os estados realimentados são previamente quantizados. Para tanto, o erro de quantização é inicialmente modelado como um ruído externo. Assim, o problema de obter os ganhos de realimentação de estados, se torna um problema de projetar os ganhos que minimizem a norma H¥ do sistema controlado. Os ganhos de realimentação são calculados pela solução de um conjunto de condições descritas na forma de desigualdades matriciais lineares. A técnica é ilustrada pela aplicação da realimentação de estados quantizada em um servomecanismo. / The main objective of this dissertation is to propose a technique for synthesis by statefeedback for linear time-invariant systems, considering that the states are quantized before the feedback. To tackle such problem, the quantization error is initially modeled as an external noise. Therefore, the problem of getting the state-feedback gains, becomes a problem of designing the gains that minimize the H¥ norm of the system. The state-feedback gains are calculated by solving a set of conditions described in the form of linear matrix inequalities. The technique is illustrated by applying the of feedback of quantized states to a servo-mechanism.

CAPES / O objetivo desta dissertação é propor uma técnica para a síntese via realimentação de estados para sistemas lineares e invariantes no tempo, considerando que os estados realimentados são previamente quantizados. Para tanto, o erro de quantização é inicialmente modelado como um ruído externo. Assim, o problema de obter os ganhos de realimentação de estados, se torna um problema de projetar os ganhos que minimizem a norma H¥ do sistema controlado. Os ganhos de realimentação são calculados pela solução de um conjunto de condições descritas na forma de desigualdades matriciais lineares. A técnica é ilustrada pela aplicação da realimentação de estados quantizada em um servomecanismo. / The main objective of this dissertation is to propose a technique for synthesis by statefeedback for linear time-invariant systems, considering that the states are quantized before the feedback. To tackle such problem, the quantization error is initially modeled as an external noise. Therefore, the problem of getting the state-feedback gains, becomes a problem of designing the gains that minimize the H¥ norm of the system. The state-feedback gains are calculated by solving a set of conditions described in the form of linear matrix inequalities. The technique is illustrated by applying the of feedback of quantized states to a servo-mechanism.

Orientador: Jose Claudio Geromel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:12:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Korogui_RubensHideo_M.pdf: 409144 bytes, checksum: 7291201982a90c16c32c29016cf26e33 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta dissertação é dedicada ao estudo de métodos de análise e síntese de controladores para sistemas poli tópicos, tendo como ferramentas principais as desigualdades matriciais lineares (LMls) e o emprego de variáveis adicionais, chamadas multiplicadores ou matrizes de escalamento. Desenvolvemos os conceitos relacionados à análise de sistemas dinâmicos empregando multiplicadores, com os quais obtemos condições suficientes de estabilidade e desempenho robustos. Associado a essa perspectiva, introduzimos funções de Lyapunov dependentes de parâmetros para tratar de sistemas politópicos. De posse dos resultados de análise, propomos condições para o projeto de controladores por realimentação de estado, através de uma parametrização convexa. O texto é ilustrado com exemplos e tabelas / Abstract: This thesis is devoted to analysis and controllers design for polytopic systems in the Linear Matrix Inequalities (LMls) and Multipliers framework. We develop concepts related to the analysis of dynamic systems stability in terms of multipliers, so we are able to provide sufficient conditions for robust stability and performance. Moreover, we introduce parameter dependent Lyapunov functions in order to deal with polytopic systems. Based on the analysis results, we propose conditions for state feedback design using a convex parametrization. Throughout the text several examples and tables illustrate the development / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jaime Frejlich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-22T12:36:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freschi_AgnaldoAparecido_D.pdf: 2656275 bytes, checksum: ec10cd6b9d06f75d4a8c1da9b0c1de0a (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Apresentamos uma técnica de processamento de sinais destinada aos experimentos de óptica interferométrica que requere, a medida ou o controle da diferença de fase entre duas ondas. A soma de duas ondas ópticas coerentes produz uma intensidade de luz que depende não-linearmente da diferença de fase entre elas. Ao introduzirmos uma oscilação de pequena amplitude e alta freqüência na fase de uma das ondas, obtemos sinais harmônicos da freqüência de oscilação na intensidade de luz. Os termos de primeiro e segundo harmônicos estão em quadratura de fase e são processados eletronicamente para gerar um novo sinal de segundo harmônico, que demodulado com um amplificador lock-in, resulta na medida direta e independente da fase e amplitude de interferência. O sinal demodulado pode ser utilizado num sistema de realimentação negativa para o controle da diferença de fase entre as ondas em um valor arbitrariamente escolhido. A técnica desenvolvida utiliza o sinal proveniente de uma única saída do interferômetro e não apresenta restrições quanto ao estado de polarização das ondas que interferem. Ilustramos a aplicação desta técnica de processamento em experimentos de mistura de duas ondas com cristais fotorrefrativos. Detectamos o entortamento de hologramas em cristais LiNbO3:Fe causado por efeitos de auto-difração e mostramos que o controle da relação de fase entre as ondas transmitida e difratada resulta na correção do entortamento, em maiores eficiências de difração e menores perdas de luz por espalhamento. Em cristais Bi12TiO20 realizamos o registro estabilizado de hologramas dinâmicos. Mostramos que o controle arbitrário de fase pode ser utilizado como meio de controle da velocidade dos hologramas, viabilizando a optimização de características fotorrefrativas como eficiência de difração e transferência de energia / Abstract: A new approach for the independent, direct measurement of the amplitude and phase between two interfering beams is reported. The technique is based on phase modulation and synchronous detection by using a novel harmonics processor and a two-phase lock-in amplifier. The two lock-in output signals can be used in a negative feedback loop to control the phase between the interfering beams at any chosen value and, simultaneously, to monitor the amplitude of the optical interference term. This nondestructive technique exhibits excellent sensitivity and permits phase measurements to within 1º. Applications in two-wave mixing experiments with photorefractive crystals were performed. We detected the hologram bending caused by self-diffraction effects in a LiNbO3:Fe crystal. It was shown that the bending of the hologram phase planes can be avoided, or at least strongly reduced, by controlling the phase between the interfering transmitted and diffracted beams behind the crystals, leading to higher diffraction efficiencies and lower light scattering. This technique was also applied to a Bi12TiO20 crystal to produce phase controlled running holograms. We showed that the phase control between the transmitted and difracted beams can be regarded as a hologram speed control. In this way, one can record noise-free holograms with controllable speed, diffraction efficiency, hologram phase shift and other associated characteristics / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T09:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_CidMarcosGoncalves_D.pdf: 3256517 bytes, checksum: e83e81221f1deb4116e5a108112e8386 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os sistemas de controle avançados de processos químicos, tipo preditivo adaptativo necessitam, em sua estrutura, do modelo do processo a ser controlado. Identificação de sistemas é a modelagem dinâmica a partir dos sinais de entrada e saída. Os processos operam em malha aberta ou fechada. Em determinadas situações práticas, quando o processo em malha aberta é instável ou sujeito a critérios de segurança e economia, a identificação do processo deve ocorrer com o mesmo operando em malha fechada. Os métodos de identificação que normalmente tem bons desempenhos em malha aberta podem apresentar problemas quando aplicados com os dados sendo obtidos em malha fechada. Objetiva-se neste trabalho o estudo e a sistematização dos métodos de identificação, tanto os métodos clássicos quanto os métodos dos subespaços, em malha fechada . Isto será feito através de análise teórica, com relação às condições de precisão e identificabilidade. Aplica-se os métodos clássicos, nas suas diferentes abordagens, a processos químicos, cujos dados para a identificação são obtidos através da simulação de modelos fenomenológicos. Devido às características dos processos químicos, efetua-se a identificação em batelada. Como, também, normalmente apresentam variações naturais em suas entradas de massas ou energia, estas serão as perturbações consideradas nos procedimentos de identificação. O método do erro de predição, em diferentes abordagens, será o aplicado nos exemplos. Mostra-se que, sendo o objetivo da identificação a obtenção de um modelo para ser usado no projeto de controladores, o modelo obtido via identificação em malha fechada apresenta resultados superiores ao obtido em malha aberta. Fez-se um estudo sistemático do procedimento integrado identificação/projeto do controlador através de algoritmos baseados no modelo do processo. Através de um exemplo, averigua-se a performance do procedimento integrado. Os métodos paramétricos, como o método do erro de predição são teoricamente os mais indicados para a identificação em malha fechada. Todas as abordagens, deste método, aplicadas aos processos químicos apresentaram bons resultados. A identificação de processos químicos, quando o objetivo é o projeto de controladores, deve preferencialmente ser realizada em malha fechada podendo ser operacionalizada tendo como entradas as variações naturais das cargas. A escolha da abordagem, desde que o método seja o do erro de predição, depende das características operacionais existentes / Abstract: The advanced control systems of chemical process, predictive/adaptative type, require in their structure, the model of the process to be controlIed. Systems identification is the dynamic modeling, from the input and output signals. The processes may operate in open loop or in c10sed loop. In determinate practical situations, when the open loop process is unstable, or is subjected to safety and economical criteria, the process identification must occur with the process operating in c10sed loop. The identification methods that normalIy have good performances in open loop do show problems when applied with data being obtained in c10sed loop. This work aims to study and to systematize the identification methods, such as the c1assic methods and the subspaces methods, in c10sed loop. This will be done through the theoretical analysis, related to the identifyability and accuracy conditions. The c1assic methods are applied, in their different approaches, to chemical processes, from which the data for the identification is obtained with the simulation of phenomenal models. The parametric methods, such as the prediction error method, are, theoretically, the most indicated to identification in c10sed loop. AlI the approach of this method has shown good results when applied to chemical processes. The identification of chemical process, when the aim is to design controlIers, must preferentially be realized in c10sed loop, and it might be operational using as entries the natural variations of the loads. The choice of the approach, since the error prediction is the chosen method, depends on the existent operational characteristics / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Marcelo Embiruçu de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T01:11:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jesus_NormandoJoseCastrode_M.pdf: 6786007 bytes, checksum: 034034b98cece355067368ea609916f0 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Em face a acirrada disputa de mercado, vivida por um mundo globalizado, o engenheiro ocupa o importante papel de responsável pela interminável busca de reduções de custos e do ponto ótimo de operação. Em meio a esse cenário, automação, controle e otimização de processos são encaradas como poderosas ferramentas nesta empreitada. Nesta tese, o caso em estudo é uma fracionadora de propileno instalada na COPENE Petroquímica do Nordeste. É feita uma profunda avaliação do sistema de controle atual e proposto sistemas de controles mais adequados para a coluna investigada. A fracionadora de propileno é uma coluna de alta pureza, classificada como uma superfracionadora. Tais colunas têm sido encaradas na área de controle de processos como um grande desafio técnico. Na abordagem do problema de controle, foi primeiramente realizado um estudo em controle de colunas de alta pureza (o que inclui as superfracionadoras), com ênfase nas características do processo importantes para o seu controle, e em experiências na aplicação de diversos sistemas de controle para processos similares ao investigado. Na etapa seguinte, um estudo detalhado da fracionadora industrial permitiu conhecer características específicas do sistema, além de avaliar a situação atual das malhas de controle. A terceira etapa é a modelagem (estacionária e dinâmica) do processo, envolvendo a realização de experimentos na planta industrial. Os modelos são urna poderosa ferramenta para o entendimento e estudo do processo, além de servir como plataforma para o projeto dos controladores e para os testes de controlabilidade. De posse do modelo são realizados estudos do grau de não linearidade e do grau de acoplamento das variáveis manipuladas. Por fim, são avaliados os desempenhos de diferentes sistemas de controles, sendo avaliados diversos aspectos, tais corno sintonia, estratégia, algoritmo e estrutura feedforward. São alcançados excelentes resultados com os sistemas de controle propostos. Problemas de saturação de sinal, instabilidade e resposta lenta são resolvidos / Abstract: Nowadays, in the strong marketing dispute due to a globalize world, the engineer has an important role in looking for cost reduction and optimum operation point. In this scenery the automation, control and optimization are been sought as powerful tools to obtain gains. In this thesis, the study case is a propylene fractionator installed in COPENE Petroquímica do Nordeste. A deep evaluation is made of actual control and it is proposed a control system more suitable to the column. The propylene fractionator is a high purity column classified as superfractionator. This column class has been faced in to segment of control as a great challenge. The problem control approach was first made by a control study of the high purity column, that includes the superfractionator, with emphasis on the process characteristics that are important for its control and on experiences of applications in several control system for process similar to the one investigated. In the next step, a detailed study of industrial fractionator made possible to know specific characteristics of the system, besides evaluating the actual situation of the control loop. The third step is the modeling (stationary and dynamic) of the process, involving experiments at the industrial plant the models are a powerful tool for the understand and the study of the process, besides serving as a platform for the project of the controllers and for the controllability tests. Having the models in hand, studies are made of the degree of non-linearity and the degree of coupling of the manipulated variables. Finally, the performance of the different control systems are evaluated, under several aspects, like tuning, strategy, algorithm and feedforward structure. Excellent results are obtained with the control systems proposed. Signal saturation problems, instability and slow response are resolved. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T17:01:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CanahuireCabello_RuthVanessa_M.pdf: 2405747 bytes, checksum: 148678565951eb1c7507a6c9c63048fd (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho estudou-se o problema de controle H8 de vibrações levando em conta os efeitos da saturação dos atuadores. Duas situações de interesse foram exploradas. A primeira é aquela em que a saturação deve ser evitada para não causar danos no sistema, mesmo que nesta situação ocorra uma perda de desempenho. A segunda alternativa procuramodificar o controlador no sentido de obter um melhor desempenho, mesmo que ocorra a saturação. O projeto dos controladores H8 foi feito usando as formulações baseadas em desigualdades matriciais lineares (Linear Matrix Inequalities - LMI). Entre as técnicas que evitam a saturação, foram empregadas as funções de ponderação, escolha do peso do esforço de controle como uma das saídas de desempenho do problema de otimização, o escalonamento da matriz de saída do controlador e a inclusão de uma restrição adicional na forma de LMI para limitar o esforço de controle. Para as técnicas que procuram melhorar o desempenho mesmo na presença da saturação, o controlador foi modificado através da metodologia conhecida como Anti-windup. As técnicas estudadas foram avaliadas em dois problemas de controle de vibrações: um sistema massa-mola-amortecedor de dois graus de liberdade e em uma viga flexível. Estas técnicas foram implementadas usando o aplicativo MATLAB e ferramentas específicas para a solução de problemas de otimização com restrições na forma de LMI tais como o Yalmip, SeDuMi e SDPT3. Os resultados para estes dois exemplos são discutidos no trabalho. / Abstract: In this work, the H8 control of vibrations problem taking into account the effects of saturation of actuators is studied. Two situations of interest were explored. The first one considers that saturation should be avoided and does not cause damage to the system, even if this situation leads to loss of performance. The second alternative seeks to modify the controller to achieve better performance, even when the saturation occurs. The design of H8 controllers was done using the formulation based on linear matrix inequalities (LMI). The techniques that avoid saturation are the weighting functions selection, selecting of the weight of the control signal as a performance output of the optimization problem, the scaling of the output matrix of the controller and the inclusion of an additional restriction in the form of LMI to limit the control effort. A technique that seeks to improve performance, even in the presence of saturation, is the controller modification using the methodology known as Anti-windup. These techniques were evaluated in two problems of control of vibrations: a mass-springdamper system of two degrees of freedom and a flexible beam. These techniques were implemented using MATLAB and with the application of specific tools to solve problems of optimization with restrictions in the form of LMI, such as Yalmip, SeDuMi and SDPT3. The results for these two examples are discussed in the work. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica