Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:57:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_MarcelMerlindos_M.pdf: 5016793 bytes, checksum: f37e8e9c24d066f039f997af537b3b4f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesse estudo foram aplicadas as técnicas de controle H1 em modelos de suspensões ativas veiculares. O interesse de controlar o sistema baseado nessa técnica está também no fato de que sua obtenção pode ser feita através da solução de problemas de otimização, sendo estes baseados no uso de Desigualdades Matriciais Lineares (LMI, do inglês Linear Matrix Inequalities), que proporciona flexibilidade na formulação de problemas de otimização e possui algoritmos eficientes para a solução. Esse estudo foi baseado em três modelos de suspensão diferentes, com dois, quatro e sete graus de liberdade. Uma suspensão deve proporcionar conforto e segurança aos passageiros. Baseado nisso, adotou-se como desempenho o deslocamento simultâneo das rodas relativo ao chão (segurança) e a aceleração vertical do veículo (conforto dos passageiros). Como sinal de medição, utilizou-se a aceleração vertical do veículo. O controlador foi obtido considerando incertezas do modelo (neste estudo consideradas como incertezas paramétricas). Todos os modelos de suspensão veicular com controle simulados apresentaram melhores resultados, reduzindo não só a resposta temporal do sistema como também a resposta em freqüência, melhorando o conforto e a segurança dos passageiros. Conclui-se assim que é possível controlar o sistema mesmo quando sujeito a incertezas de modelagem. Para a solução numérica do problema foi utilizado o software MATLAB 7.4 com dois pacotes livres de otimização: Yalmip e Sedumi / Abstract: In this study the techniques of control H1 were applied in active suspension models. The interest in controling the system using this technique is based on the fact that the solution can be obtained by solving optimization problems, which are based on the use of Linear Matrix Inequalities, providing flexibility during the problem formulation and with efficient algorithms to solve the problem. This study was based on three different suspension models with two, four and seven degrees of freedom. A suspension should provide comfort and security to the passengers. Based on this, the displacement of wheels on the ground (security) and the vertical acceleration of the vehicle (passengers comfort) were adopted as system performance. The vertical acceleration of the vehicle was the measured signal. The active suspension controller was designed considering uncertainties (in this study as parametric uncertainties). All active suspensions controled models simulated improved their results, reducing not only system's time response but also system's frequency response. This means an improvement of the passengers' safety and comfort. It was concluded that controlling the system even when it has uncertainties was possible. To solve the numerical problem the software MATLAB 7.4 was used with two free optimization packages: Yalmip and Sedumi / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Claudio Geromel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T09:58:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Korogui_RubensHideo_D.pdf: 1047054 bytes, checksum: 1a066f84d7ea84703434bdb049a62a20 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Uma das temáticas abordadas neste trabalho é o problema de filtragem robusta em norma H2 para sistemas lineares a tempo contínuo e a tempo discreto. Consideramos que os sistemas estão sujeitos a incertezas paramétricas inicialmente do tipo politópicas e, em seguida, do tipo que admite representação linear fracionária. Calculamos limitantes inferior e superior para a norma H2 do erro de estimação, resolvendo-se problemas minimax, escrevendo-os em formato de desigualdades matriciais lineares LMI. Dessa maneira calculamos um intervalo de otimalidade que permite certificar o desempenho do filtro robusto projetado. Em seguida, aplicamos a metodologia proposta em problemas de estimação envolvendo um motor de indução trifásico e uma linha de transmissão com derivação. O presente trabalho também apresenta o que chamamos de sistema linear de comparação, cuja proposta é servir como alternativa para estudar sistemas com atraso. Utilizando a substituição de Rekasius construímos um sistema linear invariante no tempo que permite obter informações sobre a estabilidade e o cálculo de norma H8 para sistemas desta classe. Em vista da formulação através de matrizes de representação de estado é possível estender sem maiores dificuldades os resultados para o projeto de controladores via realimentação de estado e de filtros para sistemas com atraso. / Abstract: One of the themes considered in this work is the robust H2 filtering design problem for linear time invariant continuous and discrete time systems. We assume that the systems are subject to parametric uncertainty, initially of the polytopic type and later as linear fractional transformation parametric uncertainties. We calculate lower and upper bounds to the H2 squared norm of the estimation error by means of the equilibrium solution of a minimax problem, that can be formulated in a linear matrix inequality framework. Under this approach we provide an optimality gap that allows us to certify the performance of the designed robust filter. Afterwards, we apply the proposed methodology to estimation problems involving a three-phase induction motor and a transmission line with a stub. This work also considers what we call a linear comparison system, whose goal is to serve as an alternative to study time-delay systems. Using the Rekasius substitution we construct a linear time invariant system that allows us to get information about stability and H8 norm of this class of systems. Based on this approach in terms of state space matrices it is possible to extend the results to state feedback design and filtering design without any further assumptions. / Doutorado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Claudio Geromel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:47:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deaecto_GraceSilva_M.pdf: 5350126 bytes, checksum: 88f05b9392a9876bfe07fae6a8f95202 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho, são propostas condições suficientes para a estabilidade assintótica de sistemas lineares, contínuos no tempo, com comutação que asseguram um custo garantido de desempenho. Estas condições dependem da solução de um conjunto de desigualdades de Lyapunov-Metzler, definidas em [Geromel & Colaneri, 2006], que possuem natureza não-convexa, sendo portanto, de difícil solução. Para contornar este problema, apresentamos condições de estabilidade mais conservadoras baseadas em uma subclasse de matrizes de Metzler com elementos iguais na diagonal principal, que podem ser resolvidas através de desigualdades matriciais lineares e busca unidimensional. Os resultados apresentados em [Geromel & Colaneri, 2006], que fornecem condições para a estabilidade de sistemas dinâmicos lineares com comutação, são generalizados para lidar com sistemas mais gerais, a saber, sistemas dinâmicos sujeitos a perturbações impulsivas. A proposta elaborada assegura a estabilidade assintótica inclusive na presença de possíveis modos deslizantes / Abstract: In this work, sufficient conditions are proposed for the study of asymptotic stability of continuous time linear systems with commutation, which assure a guaranteed cost of performance. These conditions depend on the solution of a set of Lyapunov-Metzler inequalities, defined in [Geromel & Colaneri, 2006], which are difficult to solve due to their non-convex nature. However, to circumvent this difficulty, we present more conservative stability conditions based on a subclass of Metzler matrices characterized by having equal elements on the main diagonal. Although these conditions are more conservative, they can be solved by Linear Matrix Inequalities (LMls) and unidimensional search. The analysis done in [Geromel & Colaneri, 2006], which provides the stability conditions for linear dynamic systems with commutation is expanded to cover a more general class of systems with commutation and subject to impulsive disturbances. The conditions presented in this work assure the stability even in the presence of possible sliding modes / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-10T21:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_DanielAugusto_M.pdf: 6268866 bytes, checksum: 3faebe29f9ec8e8f665d11ac095420f8 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta dissertação aborda a aplicação de técnicas modernas de controle de sistemas dinâmicosao problema de detecção de falhas. Duas diferentes abordagens de detecção são utilizadas: estimação da falha e geração de resíduo. Tanto na estimação de falha quanto na geração de resíduo é formulado um problema H1 cujo objetivo é encontrar um filtro que garanta robustez a distúrbios.No caso da geração de resíduos, o índice H- é utilizado como critério de desempenho adicional para garantir a sensibilidade à falha e é transformado em um critério H1. O projeto H1 é abordado sob o ponto de vista de desigualdades matriciais lineares. Falhas e distúrbios devem apresentar comportamento em freqüência distintos para que os filtros consigam separar os efeitos dos mesmos. Para garantir o desempenho nas regiões em freqüência de interesse são utilizados filtros de ponderação. Em contraposição a essa abordagem, os resultados recentes da literatura sobre o lema generalizado de Kalman-Yakubovi?c-Popov e o controle H1 restrito na freqüência também são usados como ferramentas de projeto independentes de filtros de ponderação. Os métodos sãocomparados usando modelos de simulação e experimentos no âmbito de estruturas flexíveis / Abstract: This dissertation adresses the application of modern techniques from control of dynamicsystems to the problem of fault detection. Two different approaches are used: fault estimation and residual generation. Both fault estimation and residual generation are formulated as an H1 problem whose objective is to find a filter ensuring robustness to disturbance. In the case of residual generation, theH- index is used as an additional performance criterion to ensure fault sensitiveness and is transformed into an H1 criterion. The H1 design is treated from the point of view of linear matrix inequalities. Faults and disturbances must have distinct frequency distributions so the filter is able to separate them. Weighting functions are used to guarantee performance at the frequency region of interest. In contrast with this approach, recent results from literature on the generalisedKalman-Yakubovi?c-Popov lemma and frequency restricted H1 control are also used as design methods whose application is independent of weighting functions. All methods are compared using simple simulation models and experiments with flexible / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T04:04:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mazoni_AlyssonFernandes_M.pdf: 2883879 bytes, checksum: a514d74c83605535d0c2eaf4a060356f (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Esta dissertação aborda técnicas modernas de controle robusto H8 para sistemas dinâmicos lineares. Com isso pretende-se dizer que são usados como ferramentas matemáticas os resultados da teoria de controle de sistemas lineares para o caso com incertezas de vários tipos admitidas sobre o modelo. Os modelos são primariamente estruturas flexíveis e os métodos de projeto são implementados usando exclusivamente a solução de problemas sujeitos a desigualdades matriciais lineares. São abordadas as incertezas paramétrica, dinâmica e politópica com o objetivo de apresentar métodos matemáticos de projeto de controladores para os sistemas incertos. Para o caso de incerteza dinâmica, apresenta-se a técnica de filtros de ponderação. Em contraposição a essa abordagem, os resultados recentes da literatura sobre o lema generalizado de Kalman-Yakubovi?c-Popov e o H8 restrito na freqüência também são usados como métodos de controle independentes de filtros de ponderação. Os métodos são comparados usando modelos de simulação e experimentos no âmbito de estruturas flexíveis. Palavras-chave: Teoria dos sistemas dinâmicos, Programação Convexa, Sistema de controle por realimentação / Abstract: This dissertation deals with modern techniques from the Robust H8 Control of Linear Dynamic Systems. By this it is meant that the results from linear control systems theory are used as mathemathical tools when considering several kinds of uncertainty on the models. These models are mostly of flexible structures and the design methods are implemented using solely the solution of problems subjected to linear matrix inequalities. The types of uncertainty approached are: parametric, dynamic and polytopic; this is done aiming to present mathematical design methods for the uncertain systems considered. When dealing with dynamic uncertainty, the weighting functions are introduced. In contrast with this approach, recent results from literature on the generalised Kalman-Yakubovi?c-Popov lemma and frequency restricted H8 are also used as control design methods whose application is independent of weighting functions. All methods are compared using simple simulation models and experiments with flexible structures . Keywords: Theory of dynamical systems, Convex programming, Feedback control systems / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Celso Pascoli Bottura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-02T15:44:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FonsecaNeto_JoaoVianada_D.pdf: 7728376 bytes, checksum: 17601f25107a5461f9795f00c25fb18e (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Apresenta-se nesta tese uma proposta para alocação de auto estruturas em sistemas dinâmicos lineares multivariáveis por realimentação de estado que tem por base o projeto do regulador linear quadrático (RLQ), otimização multiobjetivo, computação evolutiva e programação paralela. O problema da alocação de autoestruturas é formulado em termos de projetos RLQ e de um método de desigualdades no intuito de colocar a formulação proposta como de problema de otimização multiobjetivo. Este problema é solucionado através do desenvolvimento de algoritmo genético paralelo dedicado à busca das matrizes de ponderação do projeto RLQ. Estratégias de busca são formuladas e elementos de inteligência computacional são utilizados para modelá-Ias e implementá-Ias em uma unidade de decisão lógica que interage com o otimizador genético / Abstract: In this thesis a proposal for eigenstructure placement for multivariable linear dynamic systems by state feedback based on the linear quadratic regulator (LQR), multiobjective optimization, evolutionary computation and parallel programming is presented. The eigenstructure placement problem is formulated based on LQR designs and on an inequality method to conceive a multiobjective optimization problem for the proposed formulation. The solution to this problem is obtained via the development of a parallel genetic algorithm dedicated to the search of LQR design's weighting matrices. Search strategies are formulated and elements of computational intelligence are used to model them and their implementations are made on a logical decision unit that interacts with the GA-optimizer / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:07:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_JeanCutrim_M.pdf: 5625354 bytes, checksum: a90581a7277feed28b2e913c2e7ed085 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: o objetivo deste trabalho é aplicar o controle H2/H 'Infinito'usando desigualdades matriciais lineares com restrições de alocação de pólos em estruturas flexíveis. O problema de controle H2/H'Infinito' é uma técnica usada para a obtenção de controladores com as propriedades do controle norma H2, que trás desempenho ótimo, e do controle norma H 'Infinito' que proporciona desempenho dinâmico robusto. As desigualdades matriciais lineares permitem que a obtenção do controlador seja formulada como um problema de otimização convexa e com restrições adicionais tais como as referentes à alocação de pólos. O problema de alocação de pólos é importante para ajustar o comportamento dinâmico da planta controlada no que se refere a especificações em termos da velocidade de resposta e do amortecimento, por exemplo. O modelo empregado para o estudo foi uma viga sujeita a distúrbios com o controlador atuando de forma não colocada. As matrizes de estado empregadas ao estudo de controle foram determinadas através das matrizes obtidas pelo método dos elementos finitos, considerando o modelo de viga de Euler-Bemoulli. Os resultados mostraram que o uso da alocação dos pólos melhora o desempenho do controlador H2/H'Infinito'. Para a implementação computacional foi utilizado o aplicativo Matlab / Abstract: The objective ofthis work is to apply the H2/H'Infinity' control technique using linear matrix inequalities and pole placement constraints to the flexible structures control problem. The H2/H'Infinity' control is a technique to design a controller with mixed features of the H2 and H'Infinity' control formulations, such as, optimal dynamical performance and robust performance. The Linear Matrix Inequalities allow to formulate the problem as a convex optimization problem, and additional constraints can be included such as the pole placement. The pole placement requirement comes ftom the necessity of adjusting the transient response of the plant and ensuring specific behavior in terms of speed and damping responses. The mathematical model used for this study is related to a flexible beam, with an applied disturbance and an actuator in different positions. The state-space matrices of the structure were obtained using the finite element method with the Euler-Bernoulli formulation of beams. The results show that the pole placement constraints can improve the performance of the controller H2/H'Infinity',The Matlab was used for the computational implementation / Mestrado / Projeto Mecanico e Mecanica dos Solidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Grace Silva Deaecto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T00:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_GuilhermeCavalari_M.pdf: 16424850 bytes, checksum: 7f2f16f9c4c4f920f928c8d19273978a (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Esta dissertação trata do projeto de controle H2 e Hoo via realimentação de estado para sistemas afins com comutação a tempo contínuo. Nosso objetivo principal é projetar um conjunto de ganhos de realimentação de estado e uma função de comutação assegurando estabilidade assintótica global do ponto de equilíbrio desejado. Este ponto deve pertencer a um conjunto de pontos de equilíbrio atingíveis a ser determinado. Além disso, o projeto deve levar em conta índices de desempenho H2 e Hoo que são adequadamente definidos. Para o projeto de controle Hoo, duas funções de comutação são propostas e discutidas. A primeira delas depende somente do estado, enquanto a segunda representa uma nova proposta que é mais geral e depende também da entrada externa. As condições obtidas são menos conservadoras do que as técnicas recentes disponíveis na literatura, por exemplo, os métodos baseados na função de Lyapunov do tipo máximo e os utilizados normalmente para assegurar estabilidade prática. Exemplos numéricos ilustram os resultados teóricos obtidos e são usados para comparações / Abstract: This Master's thesis deals with state feedback H2 and Hoo control design of continuous-time switched affine systems. Our main goal is to design a set of state feedback gains and a switching function assuring global asymptotical stability of a desired equilibrium point. This point must belong to a set of attainable equilibrium points to be determined. Moreover, the design must consider H2 and Hoo performance indexes to be defined. For the Hoo control design, two different switching functions are proposed and discussed. The first one depends only on the state and the other depends on the state and on the external input. The conditions are less conservative than the techniques available in the literature to date, as for instance, those based on a max-type Lyapunov function and those commonly used to assure practical stability. Numerical examples illustrate the theoretical results and are used for comparisons / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Grace Silva Deaecto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T16:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suto_AlanPereira_M.pdf: 1433599 bytes, checksum: 847a72c2f990c5ca185477889617c8ff (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Esta dissertação trata do controle H2 de sistemas com comutação do tipo Lur¿e baseado no critério generalizado de Popov. Mais especificamente, uma nova regra de comutação dependente do estado e da entrada externa é proposta de tal forma a assegurar estabilidade assintótica global e um custo garantido H2 de desempenho. Esta nova estratégia de comutação é o ponto chave para a generalização do célebre critério de Popov. Como no caso de sistemas invariantes no tempo, propomos um teste de estabilidade baseado no domínio da frequência expresso em termos de uma certa combinação convexa das matrizes de espaço de estado dos subsistemas. Ademais, este teste leva em conta a inclusão de um índice de desempenho H2 cujo estudo, no presente contexto, é inédito na literatura. Os resultados teóricos obtidos são aplicados no controle de uma suspensão semi-ativa automotiva evidenciando a validade e a eficiência da função de comutação proposta / Abstract: This Master¿s dissertation deals with H2 control design of Lur¿e-type switched systems based on the generalized Popov criterion. More specifically, a novel state-input dependent switching rule is proposed in order to assure global asymptotic stability and an H2 guaranteed cost. This new switching strategy is the key issue to generalize the celebrated Popov criterion. Likewise the case of time invariant systems, we propose a frequency domain stability test that is expressed in terms of a certain convex combination of the subsystems state space matrices. Moreover, this test takes into account an H2 performance index whose study, in the present context, is new in the literature. The theoretical results are used to the control design of a car semiactive suspension and to put in evidence the validity and the efficiency of the proposed switching function / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rafael Santos Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T05:54:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_WagnerSchalch_M.pdf: 1828766 bytes, checksum: 0aba4a8b38c8c8768e34ae1f0a7434e6 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O problema de regulação de trens é particularmente importante entre os problemas de escalonamento encontrados nos sistemas de transporte metroviários, sendo caracterizados por trens percorrendo regiões urbanas levando passageiros de uma localização para outra. Se o intervalo entre trens desejado, tempos de parada em plataformas e os tempos de percurso entre plataformas são determinados e conhecidos a-priori, a solução de estado estável (tabela horária) pode ser calculada. Entretanto, sistemas reais estão sujeitos a perturbações como passageiros impedindo o fechamento de portas, falhas mecânicas ou elétricas, etc., que podem desviar os trens do estado estável. Nesse contexto, esse trabalho está direcionado para a determinação de uma lei de controle, i.e., uma lei para a determinação dos instantes de chegada e partida de cada trem em cada plataforma nos ciclos do sistema para restabelecer e manter a tabela horária (solução de referência). A lei de controle proposta está baseada nos conceitos da álgebra maxplus. Os instantes desejáveis de chegada e partida de cada trem em cada plataforma são calculados a partir dos últimos instantes de ocorrência dos eventos do sistema e de um conjunto de matrizes definido na álgebra max-plus. / Abstract: The train regulation problem is of particular importance among the scheduling problems found in mass transit systems, being characterized by trains running in urban regions taking passengers from one location to another. If the desired headway between trains, dwell-times in platforms and running times between platforms are determined and known a-priori, the steady state solution (timetable) can be calculated. However, real systems are subject to disturbances such as passengers preventing doors from closing, mechanical or electrical failures, etc., that can deviate the trains from the steady state. In this context, this work is concerned with the determination of a control law, i.e., a law for the determination of the arrival and departure times of each train on each platform in the system's cycles in order to reestablish and maintain the timetable (reference solution). The proposed control law is based on max-plus algebra concepts. The desired arrival and departure times of each train on each platform are calculated from the last occurrence instants of the system's events and from a set of matrices defined in max-plus algebra. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica