Orientador: João Mauricio Rosario / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T21:59:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Georgini_JoaoMarcelo_M.pdf: 14985263 bytes, checksum: ee7789e674343d6bf01b264ee83a0d72 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho aborda os aspectos referentes à descrição e implementação de sistemas automatizados de produção. São apresentados norma para descrição de sistemas seqüenciais (SFC -Sequential Function Chart) e equipamentos industriais para controle (PLC ¿ Controlador Lógico Programável e Sistema Supervisório), visando a implementação de sistemas automatizados através de um modelo consistente que garanta conectividade e flexibilidade. Os conceitos apresentados são validados através de um exemplo de aplicação industrial, utilizando a Plataforma Industrial para Pesquisa, Ensino e Formação em Automação (PIPEFA), representando um sistema automatizado de produção composto por postos operacionais controlados por PLC e Sistema Supervisório. A apresentação didática desses elementos proporcionou a elaboração de uma referência bibliográfica para utilização acadêmica e industrial / Abstract: This work approaches the aspects relative to description and implementation of automated manufacturing systems. Intemational Standard for description of sequential systems (SFC - Sequential Function Chart) and industrial equipment for controlling (PLC ¿ Programmable Logical Controller and SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition) are described aiming the implementation of automated systems based on consistent modei, allowing connectivity and flexibility. Approached concepts are validated through an industrial application example, under Industrial Platform to the Research, Education and Formation in Automation (PIPEFA - Plataforma Industrial para Pesquisa, Ensino e Formação em Automação), that represents an automated manufacturing system with manufacturer cells controlled by PLC and SCADA. Didactic presentation of these elements originated a bibliographical reference for academic and industrial use / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-21Bitstream added on 2014-06-13T19:19:31Z : No. of bitstreams: 1 leao_fb_dr_ilha.pdf: 4326970 bytes, checksum: 5e80d8b3eb8a0bff2c52ea28e2f0a451 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho é proposta uma metodologia para a análise e interpretação de alarmes em tempo real em sistemas de distribuição de energia elétrica, considerando o diagnóstico em nível de subestações e redes. A metodologia busca superar as dificuldades e desvantagens dos métodos já propostos na literatura especializada para resolver o diagnóstico de faltas em sistemas de potência. O método proposto emprega um modelo matemático original bem como um novo algoritmo genético para efetuar o diagnóstico dos alarmes de maneira eficiente e rápida. O modelo matemático é dividido em duas partes fundamentais: (1) modelo de operação do sistema de proteção; e (2) modelo de Programação Binária Irrestrita (PBI). A parte (1) é composta por um conjunto de equações de estados esperados das funções de proteção dos relés do sistema, modeladas com base na lógica de operação de funções de proteção tais como sobrecorrente, diferencial e distância, bem como na filosofia de proteção de sistemas de potência. A parte (2) é estabelecida através de uma função objetivo formulada com base na teoria de cobertura parcimoniosa (parcimonious set covering theory), e busca a associação ou “match” entre os relatórios de alarmes informados pelo sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) e os estados esperados das funções de proteção formuladas na parte (1) do modelo. O novo algoritmo genético proposto é empregado para minimizar o modelo de PBI e possui como característica a utilização de dois parâmetros de controle. O algoritmo possui taxas de recombinação e mutação automática e dinamicamente calibradas, baseadas na saturação da população corrente, possuindo uma imediata resposta à possível convergência prematura para ótimos locais. A metodologia desenvolvida para o diagnóstico... / This work proposes a methodology for the analysis and interpretation of real-time alarms in electric power distribution systems in the substation level and network level. The methodology seeks to overcome the difficulties and disadvantages of the methods already proposed in the literature to solve the fault diagnosis in power systems. The proposed method employs a novel mathematical model and a genetic algorithm to carry out the diagnosis of alarms efficiently and quickly. The model is divided into two main parts: (1) a protection system operation model; and (2) Unconstrained Binary Programming (UBP) model. Part (1) provides a set of expected state equations of the protective relay functions established based on the protection operation logic such as overcurrent, differential and distance as well as the protection philosophy. Part (2) is established through an objective function formulated based on parsimonious set covering theory for associating the alarms reported by SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) system with the expected states of the protective relay functions. The novel genetic algorithm use only two control parameters and is employed to minimize the UBP model. In addition the algorithm has recombination and mutation rates automatically and dynamically calibrated based on the saturation of the current population and it presents an immediate response to possible premature convergence to local optima. The methodology developed for the diagnosis of substations is extended to distribution networks considering that the network has sufficient level of automation for remote monitoring of the primary feeders. In this way a new paradigm for protection of distribution networks developed based on Smart Grid concept is proposed. Extensive tests are performed with the methodology applied to distribution... (Complete abstract click electronic access below)

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-10-04T21:29:54Z No. of bitstreams: 1 2018_JorgeAndrésGirónCruz.pdf: 3947071 bytes, checksum: 0cce733c018362c50b17b1729129344e (MD5) / Approved for entry into archive by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-10-09T20:43:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_JorgeAndrésGirónCruz.pdf: 3947071 bytes, checksum: 0cce733c018362c50b17b1729129344e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-09T20:43:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_JorgeAndrésGirónCruz.pdf: 3947071 bytes, checksum: 0cce733c018362c50b17b1729129344e (MD5) Previous issue date: 2018-10-09 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ). / A busca por métodos de produção com melhor controle da qualidade e maior produtividade tem impulsionado o uso de sistemas automatizados em processos industriais como a soldagem. Porém, tornar a soldagem eficiente e econômica, é necessário para reduzir o desperdício de material e tempo gasto na produção e ensaios de verificação de qualidade. Isso pode ser conseguido por meio de sistemas automatizados que substituam os soldadores especialistas e sejam capazes de prever a geometria do cordão de solda a partir dos parâmetros de soldagem – permitindo que um processo realizado com os parâmetros determinados forneça uma junta com as propriedades mecânicas desejadas. Durante anos, muito se tem feito no sentido de prever os problemas na soldagem com o intuito de torná-la um processo estável, capaz de efetuar uniões de peças com o mínimo de interferência humana. Dos vários sensores utilizados em processos de soldagem, ainda não há uma opção eficaz capaz de identificar, diretamente, as características do cordão obtido durante o processo. Esse é um fator limitante no controle do processo, pois somente é possível determinar as características do cordão após a realização da solda através de ensaios (destrutivos ou não), quando nenhuma ação de controle pode ser tomada. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de monitoramento da poça de fusão em tempo real usado para obter imagens do comportamento da oscilação da poça durante a solda. Uma nova abordagem para este tipo de imagens é a utilização de um sistema de iluminação por laser do processo, de modo que uma imagem de alta qualidade natural da poça de fusão, eletrodo e cordão de solda possa ser obtida, dando detalhes da poça e arredores. Essa estratégia, independente de modelos pré-definidos do processo, permite controlar a penetração dos cordões de solda no processo GMAW no modo de transferência metálica por curto-circuito (GMAW-S). Para o modelo e controlador definiuse a utilização de sistemas inteligentes focados diretamente nas medições da oscilação da poça de fusão e a estimação da penetração dos cordões de solda a partir dos parâmetros de processo. Finalmente, um modelo para relacionar a profundidade da penetração, a frequência de oscilação da poça com a formação e o padrão das escamas na superfície do cordão de solda é proposto. / The search for methods of production with better quality control and greater productivity has promoted the use of automated systems in industrial processes such as welding. However, make the welding efficient and economical; it is necessary to reduce the waste and time spent on the production and quality tests. This can be achieved by means of automated systems to replace those skilled welders and be able to predict the geometry of the weld bead as welding parameters - allowing a process performed with the determined parameters provide a joint with the desired mechanical properties. For years, much has been done to predict problems in welding in order to make it a stable process capable of making unions parts with minimal human interference. The various sensors used in welding processes, there is still no effective option able to identify, directly, the weld bead characteristics obtained during the process. This is a limiting factor in the process control, because only can be determined the weld bead characteristics after the completion of welding through testing (destructive or not) when no control action can be taken. This work proposes the development of a real-time weld pool monitoring system to obtain the images of the weld pool oscillation behavior during welding. A novel approach to this type of images is the use of a laser lighting system for illumination of the process, so that a high quality natural image of the weld pool, electrode and weld bead can be obtained, giving details of the weld pool and surrounding area. This strategy, regardless of predefined models, can control the weld bead penetration in the GMAW-S process. For the proposed model and controller is defined the use of intelligent systems focused on the measurements of the weld pool oscillations and the estimation of the weld bead penetration from the process parameters. Finally, a model to relate the weld penetration depth, the weld pool oscillation frequency with the formation and the pattern of the ripples on the weld bead surface is proposed.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2007 / Bibliografia: f. 60-64 / Este trabalho apresenta uma proposta de uma arquitetura híbrida de controle para sistemas flexíveis de manufatura. Essa arquitetura é baseada em dois formalismos: a Teoria de Controle Supervisório e as Redes de Petri Coloridas. A Teoria de Controle Superv / Abstract: This paper presents a hybrid control approach for flexible manufacturing systems. The architecture is based on two formalisms: Supervisory Control Theory and Colored Petri Nets. Supervisory Control Theory and one of its extensions, the local mod

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-12-20Bitstream added on 2014-06-13T19:16:08Z : No. of bitstreams: 1 euzebio_csg_me_bauru.pdf: 3031848 bytes, checksum: 6b7741a092864eabaa133ffdbcd4eed8 (MD5) / A necessidade de reduções de custos aliada ao aumento de qualidade das peças produzidas requer a implementação de sistemas inteligentes em ambientes industriais. O controle dos danos causados no processo de retificação é de interesse direto da indústria dependente desse processo. O objetivo deste trabalho é a proposição de modelos fuzzy empregados na detecção da queima de peças de aço SAE 1020 no processo de retificação plana. Foram realizados doze testes para diferentes condições de usinagem. Para cada teste foram coletados dados referentes a potência elétrica e emissão acústica (sinal puro). Os níveis de queima das peças foram analisados visualmente e com o auxílio computacional. A partir dos sinais de emissão acústica, potência de corte e parâmetros utilizando esses dois sinais, regras linguísticas foram estabelecidas para as diversas situações de queima (leve, média, severa) com a aplicação da lógica nebulosa utilizando-se o Toolbox do MATLAB. Quatro modelos práticos de sistema fuzzy foram desenvolvidos. O primeiro modelo com duas entradas apenas resultam num processo de simples análise. O segundo modelo possui a entrada adicional da estatística do desvio do valor médio (MVD), associando uma nova informação e precisão. Esse modelo é baseado em um sistema de inferência de três entradas, combinados dois a dois. O terceiro modelo, com 64 regras, baseia-se nas mesmas três entradas utilizadas no segundo modelo, combinadas três a três. Esses dois modelos diferem entre si pela base de regras desenvolvidas. O quarto modelo difere do terceiro devido ao número de regras e a entrada adicional baseada na potência de corte, do desvio padrão da mesma e do sinal RMS de emissão acústica. Apresentando respostas válidas, os quatro modelos desenvolvidos mostraram eficiência, precisão, confiabilidade e... / The need of costs reduction and quality increase of the produced pieces requires the implementation of intelligent systems in industrial environments. The control of damages caused during the grinding process is interesting to the industry that depends on such process. This work uses fuzzy logic as tool to classify and estimate burn levels in the grinding process in order to help controlling such process. Twelve tests were performed for different grinding conditions. For each test, data were concerning electrical power and acoustic emission (raw signal). The levels of burning parts were analyzed visually and with computer assistance. Based on acoustic emission signals, cutting power, and statistics using these two signals, liguistic rules were established for the various burn situations (slight, intermediate, sever) by applying fuzzy logic using the MATLAB toolbox. Four practical fuzzy system models were developed. This first model with two inputs resulted only in a simple analysis process. The second model has an additional MVD statistic input, associating information and precision. This model is base d on an inference system of three inputs, combined two by two. The third model with 64 rules is based on the same three inputs used in the second model, differ by the rule base developed. The forth model is different from the third one due to the number of rules, the additional input based on the cutting power, the standard deviation and the acoustic emission RMS signal. The four developed models presented valid responses, proving effective, accurate, reliable and easy to use for the determination of ground workpiece burn. In this analysis... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2011-06-06T19:17:32Z No. of bitstreams: 1 2009_YesidEnriqueCastroCaicedo.pdf: 3926334 bytes, checksum: 4872024e2a50cb5c304f149e4abf6366 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(tempestade_b@hotmail.com) on 2011-07-03T19:17:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_YesidEnriqueCastroCaicedo.pdf: 3926334 bytes, checksum: 4872024e2a50cb5c304f149e4abf6366 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-03T19:17:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_YesidEnriqueCastroCaicedo.pdf: 3926334 bytes, checksum: 4872024e2a50cb5c304f149e4abf6366 (MD5) / Este trabalho apresenta a modelagem e controle de um robô em bicicleta utilizando para isto o modelo de um Acrobot. Qualquer um de duas aproximações são possíveis para o robô: (a) uma configuração dedicada onde o robô e a bicicleta mesmo, e (b) o robô tem características humanas. No primeiro caso, a estabilidade do robô pode ser obtida por meio do movimento do guidão da bicicleta, com limitações de velocidade. A segunda opção permite que o robô seja controlado em baixas velocidades, inclusive quando fica parado (velocidade igual a zero). Neste caso, a modelagem do robô ciclista tem similaridade com o problema do pendulo duplo interaturado (Acrobot). Neste trabalho foram desenvolvidos controladores para a segunda aproximação. A primeira implementação foi desenvolvida baseada na teoria de controle moderno, envolvendo: (a) um controle de realimentação de estados baseado na alocação de pólos apropriada, garantindo estabilidade e (b) o projeto de um controlador de LQR (Linear Quadratic Regulator) que minimiza um critério de custo quadrático. O projeto destes dois tipos de controladores foram obtidos mediante a linearização das equações dinâmicas do sistema devido as não-linearidades implícitas. A segunda implementação foi desenvolvida baseada em alguns métodos de controle inteligente, envolvendo: (a) lógica difusa, (b) redes neurais artificiais e (c) um sistema de otimização neuro-difuso o qual mistura a capacidade de aprendizado das redes neurais com o poder de interpretação lingüística dos sistemas de inferência nebulosos. E feita uma comparação entre as técnicas de controle baseadas em especificações de desempenho obtidas da resposta do sistema, e também em alguns índices de desempenho. Para testar o desempenho dos controladores foram calculadas variáveis de estado do sistema e uma solução numérica foi aplicada com o intuito de obter a simulação do sistema. O projeto dos controladores e realizado em Matlab da empresa Mathworks, e um ambiente virtual foi desenvolvido usando a ferramenta Virtual Reality Toolbox, a qual permite obter os testes dos controladores sobre um modelo gráfico do robo ciclista. Finalmente foi realizada a implementação do controlador nebuloso sobre arquiteturas reconfiguráveis mediante a utilização da ferramenta xfuzzy e utilizando as ferramentas de projeto de processadores embarcados sobre FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) da Xilinx. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This works presents the modeling and control system design for a robot that rides a bicycle using the well-known Acrobot model for slow speeds. In this case, either two approaches are possible for the robot: (a) a dedicated configuration where the robot is the bicycle itself, and (b) the robot having human characteristics. In the first one, the stability of the robot can be achieved by means of the movement of the handlebar of the bicycle, with limitation of speeds. Therefore, in low speeds the centrifugal force generated by the circular or elliptical movement as a response of the handlebar movement is not enough to keep the robot balanced. On the other hand, the second option allows the robot to be controlled for low speed, even for null speed. In this case, the modeling of the robot cyclist has similarity to the problem of the underactuated inverted double pendulum (Acrobot). In this work the implementation of the controller was achieved for the second option following two ways. The first one implementation was developed based on modern control theories, involving: (a) the states feedback controller issues based on the appropriated poles allocation, guarantying stability and (b) the designs of a LQR (Linear Quadratic Regulator) type controller that minimizes the criterion of quadratic cost. The design flow of both controllers are based on the linear dynamic equations of the system due to their implicit nonlinearities. The second one implementation was achieve by means of some intelligent control methods, involving: (a) fuzzy logic, (b) artificial neural networks and (c) tuning neuro-fuzzy systems, which merge the capacity of learning of the neural networks with the power of linguistic interpretation of the fuzzy inference systems (neuro-fuzzy system ANFIS, Adaptive _euro Fuzzy Systems). A comparison between the proposed techniques of control is done based on the performance specifications of the obtained system response, as well as the performance index, and the system response due to parameters variations. To test the performance of the implemented controllers, the state variables of the system were calculated and a numerical solution was applied in order to obtain the system simulation. The controllers design were developed in Matlab and a three-dimensional virtual environment was developed using the Virtual Reality Toolbox, which allow the designer to test all the controllers over an virtual graphic model of the cyclist robot. Finally, an implementation of the fuzzy controller has been achieved on reconfigurable architectures through of the Xfuzzy tool and the Xilinx embedded processor design tools for FPGAs (Field Programmable Gate Arrays).

Orientador: Furio Damiani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-21T16:34:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dezani_Henrique_D.pdf: 4299449 bytes, checksum: 739b593ddd96b9124b1882d5510a0ce0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O controle do tráfego urbano constitui um importante tópico de pesquisa nos dias atuais. De fato, a cada dia aumenta a quantidade de veículos trafegando nas vias urbanas, as quais nem sempre são modificadas para a melhoria do tráfego. A existência de transportes públicos também não resolve o problema, visto que estes disputam o espaço nas vias com os demais veículos. Na literatura, foram encontrados diversos trabalhos que tentam resolver este problema reajustando o tempo semafórico das interseções ou, de maneira isolada, definindo rotas para um veículo. Neste projeto é apresentada uma nova maneira de abordar o problema, por meio do desenvolvimento de um sistema que otimiza o fluxo do tráfego urbano, em tempo real, ao explorar as possíveis rotas para cada veículo trafegando em uma determinada área urbana, utilizando análises em rede de Petri, e, então, a partir de um Algoritmo Genético, definir as rotas que diminuam o tempo e/ou tamanho das filas formadas nestas vias. Ainda neste trabalho, diversos testes são efetuados sobre o sistema desenvolvido, comprovando sua eficiência em relação às técnicas existentes / Abstract: Urban traffic control is an important research topic in the present days. In fact, everyday, the amount of vehicles traveling on urban roads increases. Moreover, such roads are not always modified for traffic improvement. Also, the availability of public transportation does not solve the problem, since they compete for space on the roads with other vehicles. Several papers have been found in the literature that attempt to solve this problem by either readjusting the traffic light time in intersections or isolately defining routes for a vehicle . This thesis presents a new way to approach the problem through the development of a system that optimizes the urban traffic stream, in real time, exploring possible routes for each vehicle traveling on a given urban area using Petri net analysis, and then, with a Genetic Algorithm, defines routes which reduce the time and/or size of the queues formed in such lanes. Also in this work, several tests are performed on the developed system, proving its efficiency with respect to existing techniques / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-08-02Bitstream added on 2014-06-13T18:39:28Z : No. of bitstreams: 1 caldasjunior_crd_me_sjrp.pdf: 669834 bytes, checksum: bb1a2044c8a20046b364cf6e0b7141cb (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A presença de sistemas automatizados é cada vez mais comum para as pessoas. Seus exemplos vão desde máquinas de lavar, que executam praticamente todo o processo de lavagem e secagem de roupas, até linhas de produção em fábricas dos mais diversos produtos. Esses são exemplos de aplicações que exigem pouca interferência humana no processo, já que as etapas realizadas pelos sistemas são bem definidas e iterativas. Porém, outros tipos de processos podem exigir capacidade de discernimento daquele – ou daquilo – que os executam. Para automatizar esse tipo de processo uma das alternativas é o uso de técnicas de inteligência artificial. Esse trabalho visa realizar uma análise comparativa entre técnicas de inteligência artificial, quais sejam Redes Neurais Artificiais e Máquinas de Vetores de Suporte. Com essa análise espera-se estabelecer qual técnica é mais vantajosa para implementação em hardware de sistemas inteligentes, por meio do uso das principais métricas de projeto de circuitos digitais: tamanho do circuito gerado, consumo de energia e desempenho. Para tanto, foram realizados diversos testes com técnicas de pré-processamento e extração de características das imagens para determinar requisitos necessários para o funcionamento do sistema. A partir desses requisitos foram implementadas diversas arquiteturas de sistemas inteligentes para obter-se o classificador mais adequado para resolver o problema. Por fim, o classificador escolhido foi implementado em FPGA na forma de um módulo, o qual se integrará a um sistema maior, para interpretação de imagens digitais para detecção de ervas daninhas em plantações de soja / Automated systems have become common for people. Examples range from washing machines, which perform almost the entire cloth washing and drying process, to the production of many products. These are examples of applications that require modest human interference, since the steps taken by the systems are well defined and iterative. However, other processes may require a capacity of judgment of the natural or artificial system performing them. An alternative to automate this kind of process is the use of artificial intelligence techniques. This study aims at a comparative analysis of artificial intelligence techniques, namely Artificial Neural Networks and Support Vector Machines. With this analysis we hope to establish which technique is more advantageous for hardware implementation of an intelligent system, through the use of key metrics for digital circuit design: circuit size, power consumption and performance. Therefore, several tests were performed with image preprocessing and feature extraction techniques to determine requirements for system operation. From these requirements, various architectures for intelligent systems were implemented to obtain the most appropriate classifier to solve the problem. Finally, the chosen classifier was implemented in FPGA as a module to fit into a larger system for digital image interpretation for the detection of weeds in crops of soybeans

Orientador: Fernando Jose Von Zuben / Acompanha CD-ROM / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T02:48:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cazangi_RenatoReder_D.pdf: 8716830 bytes, checksum: 272657e08f1aeb5622ebeb4412c49048 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Novas técnicas de navegação autônoma de robôs móveis visam suprir a crescente demanda pelo emprego de robôs em diversos setores da sociedade e junto a uma ampla gama de tarefas. Os desafios envolvidos no desenvolvimento do sistema que controla o robô permitem afirmar que a inteligência embarcada em robôs atuais ainda encontra-se em um nível incipiente e limitado. Neste trabalho, cinco frentes de pesquisa complementares são propostas visando estudar, teórica e praticamente, aspectos fundamentais de projeto e implementação de controladores autônomos inteligentes para robótica móvel. Metodologias de computação bio-inspirada e de robótica evolutiva provêem os conceitos e ferramentas que fundamentam as cinco propostas, as quais são validadas com base em sistemas de navegação concebidos e aplicados a problemas relevantes da área. Uma série de simulações computacionais em ambientes virtuais e experimentos com robôs reais é realizada, permitindo medir o alcance das contribuições e apontar as principais frentes de atuação que se abrem como perspectivas futuras da pesquisa. / Abstract: Novel techniques for autonomous robot navigation aim at fulfilling the growing demand for mobile robots in multiple segments of society and in a plethora of tasks. The challenges involved in developing the system which controls the robot allow to say that the intelligence embedded in the current robots is found to be still incipient and limited. In this work, five complementary research fronts are proposed intending to study, theoretical and practically, aspects which are fundamental to the design and implementation of intelligent autonomous controllers for mobile robotics. Bio-inspired computing and evolutionary robotics methodologies provide the concepts and tools underlying the five proposals, which are validated through navigation systems devised and applied to important problems. Numerous real robot experiments as well as computational simulations taking place in virtual environments are carried out, allowing for the evaluation of contributions and also the discussion of future possibilities. / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Celso Pascoli Bottura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T03:04:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grinits_ErickVile_D.pdf: 5949131 bytes, checksum: 59874252a786b0b7540c35faeb70854f (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Esta tese apresenta contribuições para o controle inteligente de sistemas não lineares com incertezas paramétricas e funcionais. São desenvolvidas duas abordagens. Em primeiro lugar, é proposta uma modificação ao backstepping adaptativo clássico, fundamentada em Extensão do Princípio de Invariância de La Salle que contempla o caso em que a derivada da função de Lyapunov ao longo das soluções do sistema é permitida ser definida positiva em regiões limitadas do espaço de estados, que favorece o pleno uso de técnicas de otimização baseadas em computação evolutiva com vistas à melhoria de desempenho da solução em termos de redução expressiva de esforço de controle e conformação da resposta transitória conforme critérios de tempo de estabilização, magnitude de sobre-sinal, etc. Em segundo lugar, é proposta uma metodologia de controle adaptativo neural, estruturada na técnica de backstepping, aplicável a sistemas não lineares com incertezas com múltiplas entradas e múltiplas saídas compostos de subsistemas interconectados cujas matrizes de entrada apresentam funções não lineares e cujas interconexões entre subsistemas também apresentam não linearidades. A estratégia apresentada propõe-se a sanar várias das dificuldades encontradas em metodologias análogas, eliminando a questão de singularidade nas leis de controle, evitando o uso de funções de Lyapunov com integrais e suprimindo a necessidade de introdução de derivadas dos controladores virtuais nas redes neurais, o que se traduz em projetos de controle menos complexos, com menor custo computacional e com melhor desempenho na solução em comparação aos métodos similares existentes / Abstract: This thesis presents contributions to the intelligent control of nonlinear systems with parametric and functional uncertainties. Two approaches are advanced. Firstly, it is proposed a modification to the traditional adaptive backstepping grounded on an Extension to the La Salle¿s Invariance Principle that allows the Lyapunov function derivative along the systems solutions to be positive definite in limited regions of the state space, which favours the deployment of optimisation techniques based on evolutionary computation aiming at the improvement of the solution performance in terms of an expressive reduction of control effort and transient conformation according to criteria such as settling time, overshoot magnitude, etc. Secondly, it is proposed a neural adaptive control methodology, structured on the backstepping technique, applicable to nonlinear systems with uncertainties with multiple inputs and multiple outputs constituted of interconnected subsystems whose input matrices feature nonlinear functions and whose subsystems interconnections also bear nonlinearities. The advanced strategy removes several difficulties found in analogous methodologies, namely eliminating control laws singularity issues, avoiding the use of Lyapunov functions with integrals, and suppressing the need for the introduction of virtual controllers¿ derivatives into the neural networks, which leads to less complex control designs, with decreased computational cost and with better response performance in comparison with similar existing methods / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica