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

Este trabalho visa realizar o estudo do comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível, modelado segundo a teoria de Euler-Bernoulli e caracterizar as respostas periódicas de sistemas LTI (sistemas lineares invariantes no tempo) e sistemas fracamente não lineares de ordem arbitrária. Para tanto, é utilizada a base dinâmica gerada pela resposta impulso ou solução fundamental. O comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível foi discutido em termos da função de Green espacial e calculada de maneira não-modal. Foi realizado um estudo do problema de autovalor para o caso de um um eixo rotor biapoiado. As freqüências são obtidas e os modos escritos em termos da base dinâmica e da velocidade de rotação. As respostas periódicas de sistemas LTI, utilizadas nas aproximações com sistemas fracamente não lineares, são obtidas, independentemente da ordem do sistema, como um operador integral onde o núcleo é a função de Green T-periódica. Esta função é caracterizada em termos das propriedades de continuidade, periodicidade e salto da função de Green T-periódica, e da base dinâmica Simulações foram realizadas para sistemas concentrados, matriciais e escalares, com o objetivo de mostrar a validade da metodologia desenvolvida com as propriedades da função de Green T-periódica. Foi abordado um modelo não-linear para uma centrífuga utilizada na indústria textil [Starzinski, 1977].

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: Jose Claudio Geromel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:10:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_AlimPedrodeCastro_M.pdf: 293253 bytes, checksum: 4365f5ae19ae33e8d97053c2c57ad15d (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho aborda alguns dos aspectos mais relevantes relacionados à estabilidade e norma H2 de sistemas lineares discretos sujeitos a saltos markovianos, bem como as estratégias para a síntese de controle por realimentação de estado. A maior contribuição apresentada é um método para calcular os ganhos de realimentação de estado sem a necessidade de observar, em cada instante, todos os estados da cadeia de Markov / Abstract: This work discusses some of the most relevant aspects of stability and H2 norm of discrete-time markov jump linear systems, as well as a method for state feedback contraI design. Our major contribution is on the definition of a procedure to determine the state feedback gains without the complete knowledge, at each instant of time, of the Markov chain state / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Augusto Valente Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T11:17:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benjovengo_FabioPereira_M.pdf: 2854202 bytes, checksum: b1bccce6d2ea6efa1b55778d0fba1399 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta Dissertação tem como objetivos o projeto de sistemas de controle e a análise de estabilidade de plantas lineares e invariantes no tempo imprecisamente conhecidas (com incertezas do tipo intervalar). O problema de projeto de controladores é tratado através da técnica de alocação de pólos. A técnica de alocação robusta de pólos proposta nesta Dissertação é uma extensão da técnica de projeto clássica e utiliza resultados de Análise Intervalar. A extensão proposta resulta numa equação Diofantina intervalar. Busca-se, então, a redução do raio de sua solução através do tratamento de multiincidências de elementos intervalares. Outro tema tratado é o projeto de controladores que visem o rastreamento de sinais de referência e a rejeição de distúrbios, assintoticamente. Estuda-se ainda o problema da estabilidade de sistemas intervalares formulado como o problema de encontrar uma matriz intervalar simétrica definida positiva como solução de uma equação de Lyapunov intervalar / Abstract: This Dissertation is focused on control system design and stability analysis of linear timeinvariant uncertain plants, with uncertainties of interval nature. The control system design problem is treated in the context of the pole placement technique. An extension of the classical technique to robust pole placement based on Interval Analysis is proposed. The main objective of the work is to handle multiple incidences of plant parameters in order to reduce the radii of the solutions of the resulting interval Diophantine equations. Another subject treated is the design of robust controllers for interval plants which guarantee reference tracking and disturbance rejection asymptotically. The stability of linear interval systems as the problem of finding a symmetric positive definite interval solution of an interval Lyapunov equation is also considered. / Mestrado / Engenharia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: João Bosco Ribeiro do Val / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-06T12:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moises_GustavoViniciusLourenco_M.pdf: 6246087 bytes, checksum: c9946249f751bda598372a7979e3a189 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Esta dissertação possui como tema a filtragem via Métodos de Monte Carlo para Cadeia de Markov. Através do estudo e da análise dos algoritmos de amostragem estocástica aliados às implementações numéricas, foi desenvolvida uma metodologia para avaliar e comparar as diversas técnicas de filtragem encontrados na literatura. Aplicações associando a filtragem recursiva ao controle via horizonte retrocedente também foram utilizadas para verificar o desempenho e a estabilidade do conjunto filtro/controle / Abstract: The dissertation's theme is the filtering problem via Markov Chain Monte Carlo methods. Combining the estudy and the analysis of the stochastic sampling algorithms with numerical implementations, we developted a methodology to evaluate and compare several filters in literature. Aplications of recursive filtering in association with receding horizon control tecniques were used to verify the finality and stability of the filter/control combination / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Carlile Campos Lavor, Wilson Ricardo Matos Rabelo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-13T05:05:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Evangelista_TatianedaSilva_D.pdf: 1204224 bytes, checksum: 78ba86ca8ac235e2775ed6a048ccf353 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho, apresentamos um novo algoritmo para realizar a discriminação ótima de N estados quânticos puros não-ortogonais, que fornece o melhor conjunto de medidas POVM para o problema, através da extensão do espaço de Hilbert de N para 2N - 1 dimensões. O algoritmo é baseado na programação semidefinida e na solução de sistemas lineares. O algoritmo foi implementado em Matlab e apresentou bons resultados computacionais. / Abstract: In this work, we propose a new algorithm to perform the optimal discrimination of N non-orthogonal pure quantum states. This algorithm obtains the best set of POVM measurements for the problem, through the extension of the Hilbert space of N to 2N-1 dimensions. The algorithm is based on semidefinite programming and on the solution of linear systems. The algorithm was implemented in Matlab and presented good computational results. / Doutorado / Otimização / Doutor em Matemática Aplicada

Orientador: João Bosco Ribeiro do Val / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T17:57:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Furloni_Walter_M.pdf: 917619 bytes, checksum: 10cdfc1afdfa09f1573d3e30d14415c4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho é propor e resolver o problema de controle em horizonte finito com restrições de Sistemas Lineares Discretos com Saltos Markovianos (SLDSM) na presença de ruído. As restrições dos vetores de estado e de controle não são rígidas e são estabelecidas por valores limites dos seus respectivos primeiro e segundo momentos. O controlador baseia-se numa estrutura de realimentação linear de estados, devendo minimizar uma função custo quadrática. Consideram-se duas situações com respeito à informação disponível da cadeia de Markov associada: num primeiro caso o estado da cadeia de Markov é conhecido em cada instante e num segundo caso dispõe-se apenas de sua distribuição probabilística inicial. Uma formulação determinística do problema estocástico é desenvolvida de modo que as condições necessárias de otimalidade propostas e as restrições possam ser facilmente incluídas utilizando-se desigualdades matriciais lineares (do inglês, Linear Matrix Inequalities - LMI). A inclusão de restrições constitui a principal contribuição, uma vez que elas são pertinentes a vários campos de aplicação tais como indústria química, transporte de massa, economia, etc. Para ilustração do método são apresentadas duas aplicações: uma referente à regulação de tráfego em linhas metroviárias e outra referente ao problema de seleção de ativos de portfólios em aplicações financeiras / Abstract: The purpose of this work is to propose and solve the constrained control problem within a finite horizon of Markovian Jump Discrete Linear Systems (MJDLS) driven by noise. The constraints of the state and control vectors are not rigid and limits are established respectively to their first and second moments. The controller is based on a linear state feedback structure and shall minimize a quadratic cost function. Two cases regarding the available information of the Markovian chain states are considered: firstly the Markov chain states are known at each step and secondly only its initial probability distribution is available. A deterministic formulation to the stochastic problem is developped in order that the proposed necessary optimality conditions and the constraints are easily included by using Linear Matrix Inequalities (LMI). The constraints consideration constitutes the main contribution, since they are pertinent to several application fields as for example chemical industry, mass transportation, economy etc. Two applications are presented for ilustration: one refers to metro lines traffic regulation and another refers to the financial investment income control / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Claudio Geromel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T22:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_AlimPedrodeCastro_D.pdf: 1252972 bytes, checksum: 74f7eb667115d725da9b80029974a03f (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo o estudo do projeto de controladores dinâmicos H2 e H? por realimentação de saída para sistemas discretos com parâmetros sujeitos a saltos markovianos. Inicialmente, estudamos o caso de filtragem e propomos diferentes técnicas de projeto para casos especiais relacionados à disponibilidade do estado da cadeia de Markov, também chamado modo, ou a matriz de probabilidades de transição parcialmente conhecida. O resultado principal é a caracterização de todos os controladores dinâmicos lineares tais que a norma da saída controlada é limitada, levando a solução do problema de projeto do controlador linear ótimo H2 ou H?, sob a hipótese de conhecimento do modo por parte do controlador. Todos os projetos são expressos em termos de desigualdades matriciais lineares. Para ilustrar possíveis aplicações dos resultados teóricos, consideramos o projeto de um controlador cuja entrada é transmitida por um canal markoviano, além da modelagem estatística de falhas em sensores/atuadores / Abstract: This work addresses the H2 and H? output feedback design problem for discrete-time Markov jump linear systems. Initially, we study the filtering problem and propose different design techniques to deal with the Markov parameter, often called mode, availability and/or partly known transition probability. The main result is the characterization of all linear controllers such that the controlled output norm remains bounded by a given level, yielding the complete solution of the mode-dependent H2 and H? linear control design problem. All controllers are designed by solving linear matrix inequalities. The theory is illustrated by means of practical examples, consisting of control over data communication through a markovian channel and of statistical modelling of sensors/actuators failures / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: João Marcos Travassos Romano, Ricardo Suyama / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T00:41:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_MicheleNazarethda_M.pdf: 1765125 bytes, checksum: ca7881285ef04b9d9226595f3dd1e90c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Esta dissertação teve como motivação inicial a busca de uma abordagem unificada para o problema de equalização não-supervisionada, a ser aplicada às configurações SISO, SIMO e MIMO. Tal abordagem se refere a dois aspectos fundamentais do problema: a estrutura do equalizador e a otimização de seus parâmetros. Desta forma, propomos uma mesma metodologia para estudar, nas três configurações citadas, o que denominamos de limitação estrutural e de limitação de critério. A primeira é caracterizada pela impossibilidade de inversão perfeita do canal fazendo uso de apenas filtros com resposta impulsiva finita (FIR); a segunda se refere às limitações quanto ao uso de estatísticas de ordem dois (EO2) para a obtenção do equalizador ótimo no caso não-supervisionado. Para tal análise, reunimos resultados um tanto dispersos na literatura para formalizar de maneira unificada e acessível os conceitos de sistema inversível e de sistema de fase mínima para as três configurações. Em seguida, empregamos o conceito de filtro de erro de predição linear para estudar o uso de EO2 em equalização, estendendo esse conceito também às três configurações / Abstract: This dissertation was motivated by the idea of developing a unified approach to the problem of unsupervised equalization, in the context of SISO, SIMO and MIMO channels. This approach is concerned with two fundamental aspects of the equalization problem: the structure of the equalizer and the optimization of its parameters. In this sense, we propose a same methodology to study, in the three aforementioned scenarios, two different limitations. The first one, which we denote structural limitation, is related to the impossibility of inverting any channel employing only finite impulse response (FIR) filters. The second one, which we call criterion limitation, refers to the limitation regarding the use of second order statistics (SOS) to obtain the equalizer in an unsupervised manner. In order to perform this analysis, we collected results that are rather scattered in the literature to formalize the concepts of invertible and minimum-phase systems in all three scenarios. Then, we use the concept of a prediction-error filter to study the limitation of SOS in the equalization problem / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica