In this thesis, we develop a feedback-invariant theory of local controllability for affine distributions. We begin by developing an unexplored notion in control theory that we call proper small-time local controllability (PSTLC). The notion of PSTLC is developed for an abstraction of the well-known notion of a control-affine system, which we call an affine system. Associated to every affine system is an affine distribution, an adaptation of the notion of a distribution. Roughly speaking, an affine distribution is PSTLC if the local behaviour of every affine system that locally approximates the affine distribution is locally controllable in the standard sense. We prove that, under a regularity condition, the PSTLC property can be characterized by studying control-affine systems. The main object that we use to study PSTLC is a cone of high-order tangent vectors, or variations, and these are defined using the vector fields of the affine system. To better understand these variations, we study how they depend on the jets of the vector fields by studying the Taylor expansion of a composition of flows. Some connections are made between labeled rooted trees and the coefficients appearing in the Taylor expansion of a composition of flows. Also, a relation between variations and the formal Campbell-Baker-Hausdorff formula is established. After deriving some algebraic properties of variations, we define a variational cone for an affine system and relate it to the local controllability problem. We then study the notion of neutralizable variations and give a method for constructing subspaces of variations. Finally, using the tools developed to study variations, we consider two important classes of systems: driftless and homogeneous systems. For both classes, we are able to characterize the PSTLC property. / Thesis (Ph.D, Mathematics & Statistics) -- Queen's University, 2010-01-11 20:11:45.466

Este trabalho descreve os métodos e os resultados encontrados a partir da implementação de métodos estáticos para análise da estabilidade de tensão em sistemas elétricos de potência. A determinação da margem de estabilidade de tensão foi feita através do cálculo do menor valor singular da matriz jacobiana associada às equações de fluxo de carga, comumente utilizado como índice estático de colapso de tensão. As não linearidades e descontinuidades relatadas nas referências estudadas e encontradas nos testes realizados, levaram-nos a propor o uso da razão entre o menor e o maior valores singulares da mesma matriz jacobiana, na expectativa de que este índice tivesse um comportamento menos instável do que o menor valor singular, o que não foi confirmado nos testes realizados. Identifica-se também as regiões do sistema elétrico mais afetadas pela instabilidade, o que é feito através da determinação da barra crítica do sistema e da classificação das barras de carga em ilhas de controle de tensão. A barra crítica é identificada através do cálculo do vetor tangente do sistema, conforme proposto nas referências citadas no trabalho. Como alternativa ao vetor tangente para a identificação da barra crítica, propôs-se usar o vetor singular à direita associado ao menor valor singular da matriz jacobiana. A comparação da capacidade de identificação da barra crítica por esses dois vetores mostrou uma clara vantagem do uso do vetor tangente. A rotina para identificação das ilhas de controle de tensão foi adaptada a partir de um método desenvolvido para a análise de coerência em barras de carga, e os resultados encontrados foram bastante satisfatórios. Os métodos implementados foram testados em diversas situações, com o objetivo de se analisar os efeitos dos modelos de carga ZIP com elevadas parcelas de impedância constante, dos limitadores de potência reativa dos geradores e da repartição do incremento da carga de potência ativa entre os geradores. / This work describes the methods and results got from the implementation of static methods for power systems voltage stability analisys. The power system voltage stability margin was predicted by the smallest load flow jacobian\'s singular value, commonly used as a prediction index to voltage stability. lt is investigated the use of ratio of the smallest single value by the biggest one as voltage colapse index, assuming that it\'s less unstable than the singular value itself, specialy near the collapse point. The results presented shown a clear advantage of using the smallest singular value instead of this singular value rate. The identification of the system\'s regions affected by the voltage drop is made by the tangent vector and by the voltage island identification method proposed on this work. Is compared the ability to identify system\'s critical bus by the tangent vector and right singular vetor of the smallest jacobian\'s singular value. In this case, tests results show the superiority of tangent vector. All the simulations presented are compared to allow the analysis of the voltage dependents load models (with high percentual of constant impedances), reactive limiters and generators load sharing efects over the smallest singular value, the rate of the smallest single value by the biggest one, voltage island classification and the critical bus identification.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2015-06-02T14:42:10Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4771282 bytes, checksum: 54ad9700566c303ef32a4f565e89ee2c (MD5) / Approved for entry into archive by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2015-06-03T22:27:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4771282 bytes, checksum: 54ad9700566c303ef32a4f565e89ee2c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-03T22:27:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4771282 bytes, checksum: 54ad9700566c303ef32a4f565e89ee2c (MD5) Previous issue date: 2014-07-04 / In this work, we study the principles of the theory of plane curves, within the context of high school / Neste trabalho estudamos os princípios da teoria das curvas planas, tendo em mente, estudantes do ensino médio. Aqui, é proposta uma introdução ao Cálculo Diferencial e Integral àqueles estudantes, e em seguida um estudo sobre a teoria das curvas, onde alguns exemplos clássicos são apresentados, bem como, conceitos como vetor tangente, área e comprimento de curvas são discutidos.

Este trabalho descreve os métodos e os resultados encontrados a partir da implementação de métodos estáticos para análise da estabilidade de tensão em sistemas elétricos de potência. A determinação da margem de estabilidade de tensão foi feita através do cálculo do menor valor singular da matriz jacobiana associada às equações de fluxo de carga, comumente utilizado como índice estático de colapso de tensão. As não linearidades e descontinuidades relatadas nas referências estudadas e encontradas nos testes realizados, levaram-nos a propor o uso da razão entre o menor e o maior valores singulares da mesma matriz jacobiana, na expectativa de que este índice tivesse um comportamento menos instável do que o menor valor singular, o que não foi confirmado nos testes realizados. Identifica-se também as regiões do sistema elétrico mais afetadas pela instabilidade, o que é feito através da determinação da barra crítica do sistema e da classificação das barras de carga em ilhas de controle de tensão. A barra crítica é identificada através do cálculo do vetor tangente do sistema, conforme proposto nas referências citadas no trabalho. Como alternativa ao vetor tangente para a identificação da barra crítica, propôs-se usar o vetor singular à direita associado ao menor valor singular da matriz jacobiana. A comparação da capacidade de identificação da barra crítica por esses dois vetores mostrou uma clara vantagem do uso do vetor tangente. A rotina para identificação das ilhas de controle de tensão foi adaptada a partir de um método desenvolvido para a análise de coerência em barras de carga, e os resultados encontrados foram bastante satisfatórios. Os métodos implementados foram testados em diversas situações, com o objetivo de se analisar os efeitos dos modelos de carga ZIP com elevadas parcelas de impedância constante, dos limitadores de potência reativa dos geradores e da repartição do incremento da carga de potência ativa entre os geradores. / This work describes the methods and results got from the implementation of static methods for power systems voltage stability analisys. The power system voltage stability margin was predicted by the smallest load flow jacobian\'s singular value, commonly used as a prediction index to voltage stability. lt is investigated the use of ratio of the smallest single value by the biggest one as voltage colapse index, assuming that it\'s less unstable than the singular value itself, specialy near the collapse point. The results presented shown a clear advantage of using the smallest singular value instead of this singular value rate. The identification of the system\'s regions affected by the voltage drop is made by the tangent vector and by the voltage island identification method proposed on this work. Is compared the ability to identify system\'s critical bus by the tangent vector and right singular vetor of the smallest jacobian\'s singular value. In this case, tests results show the superiority of tangent vector. All the simulations presented are compared to allow the analysis of the voltage dependents load models (with high percentual of constant impedances), reactive limiters and generators load sharing efects over the smallest singular value, the rate of the smallest single value by the biggest one, voltage island classification and the critical bus identification.