Orientador: Valeriano Antunes de Oliveira / Banca: Lucelina Batista dos Santos / Banca: Geraldo Nunes Silva / Resumo: Neste trabalho estudamos condicões necessárias e suficientes de otimalidade para problemas de controle ótimo com tempos finais livres, compreendendo o estudo do Princípio do Máximo e convexidade generalizada. Apresentamos as condições necessárias do princípio do máximo com tempos finais fixos e do princípio do máximo com tempos finais livres. Logo apresentamos as condições suficientes para problemas de controle ótimo com tempos finais fixos; introduzimos duas definições de convexidade generalizada, a primeira denominada PML-pseudoinvexidade, que envolve os multiplicadores de Lagrange e, a segunda denominada PM-pseudoinvexidade, que não envolve os multiplicadores de Lagrange. Mostramos que para um problema PML-pseudoinvexo todos os PM-processos (processos de controle que satisfazem as condições necessárias do princípio do máximo) são processos ótimos e reciprocamente os problemas tais que todos os PM-processos são ótimos, são problemas PML-pseudoinvexos; também mostramos que sob algumas condições, PML-pseudoinvexidade e equivalente a PM-pseudoinvexidade. Finalmente apresentamos as condições suficientes para problemas de controle ótimo com tempos finais livres; introduzimos uma de de nição de convexidade generalizada denominada PM-pseudoinvexidade livre, que não envolve os multiplicadores de Lagrange. Mostramos que sob algumas condições, se o problema e PM-pseudoinvexo livre, então todo PM-processo normal e um processo ótimo; também mostramos que sob algumas condições, se o problema e tal que todo PM-processo e um processo ótimo, então o problema e PM-pseudoinvexo livre / Abstract: In this work we study necessary and sufficient optimality conditions for free end-time optimal control problems, comprising the study of the Maximum Principle and generalized convexity. We introduce the necessary conditions of the xed end-time maximum principle and of the free end-time maximum principle. Next, we present sufficient conditions for xed end-time optimal control problems; we introduce two de nitions of generalized con- vexity, the rst called LMP-pseudoinvexity, which involves the Lagrange multipliers and the second called MP-pseudoinvexity, which does not involve the Lagrange multipliers. We show that for a LMP-pseudoinvex problem all the MP-processes (control processes that satisfy the necessary conditions of the maximum principle) are optimal processes and con- versely the problems such that all the MP-processes are optimal, are LMP-pseudoinvex problems; also we show that under some conditions, LMP-pseudoinvexity is equivalent to MP-pseudoinvexity. Finally, we present sufficient conditions for free end-time optimal control problem; we introduce a de nition of generalized convexity called MP-free pseudoinvexity, which does not involve the Lagrange multipliers. We show that under some conditions, if the problem is MP-free pseudoinvex, then all normal MP-processes are optimal; also we show that under some conditions, if the problem is such that every MP-process is an optimal process, then the problem is MP-free pseudoinvex / Mestre

Orientador: José Manoel Baltazar / Co-orientador: Átila Madureira Bueno / Banca: Paulo José Amaral Serni / Banca: Andre Luiz Andreoli / Resumo: O estudo de técnicas de controle de vibração tem grande importância em diversas áreas da Engenharia, tais como Aeroespacial, Automobilística, Mecânica, Robótica, etc. Um dos principais problemas observados nesses sistemas referem-se as oscilações mecânicas oriundas dos movimentos, ocasionando as vibrações nas estruturas flexíveis. Os sistemas de controle de veículos espaciais, satélites artificiais, manipuladores robóticos, guindastes rotativos, vigas engastadas, entre outros, mesmo se considerados rígidos, apresentam comportamento não-linear. Analisar essas situações expostas visa, dentro das diversas áreas, proporcionar maior margem de segurança e estabilidade do equipamento, da carga e dos usuários. Diante desse contexto, este trabalho tem como objetivo desenvolver modelos matemáticos para sistemas rotacionais em estruturas flexíveis e aplicar um Observador de Estados para estimar as variáveis de estado, que permite diminuir a quantidade de sensores, e projetar controladores para atenuar vibrações, com base na resposta experimental, na avaliação, verificação e validação do modelo desenvolvido para controlar vibrações em estruturas flexíveis. A metodologia utilizada baseia-se em desenvolver modelos matemáticos do sistema de controle de vibração para o sistema Rotary Flexible Link da Quanser, que consiste de uma haste metálica flexível acoplada a um servomecanismo que permite o movimento rotacional no plano horizontal. Para a obtenção das equações de movimento, considerou-se o método de Euler-Lagrange. Os resultados foram o desenvolvimento e validação experimental dos modelos matemáticos para controlar a vibração da viga flexível, e com a utilização do Observador de Estados permitiu demonstrar uma ótima estimativa das variáveis de estado, além de eliminar a utilização do tacômetro e do strain gage. / Abstract: The study of vibration control techniques has great importance in several areas of Engineering, such as Aerospace, Automotive, Mechanics, Robotics, etc. One of the main problems observed in these systems refers to the mechanical oscillations originating from the movements, causing the vibrations in the flexible structures. Space vehicle control systems, artificial satellites, robotic manipulators, rotary cranes, clamped beams, among others, even if considered rigid, exhibit non-linear behavior. Analyzing these exposed situations aims, within the several areas, to provide greater margin of safety and stability of the equipment, the load and the users. Given this context, this work aims to develop mathematical models for rotational systems in flexible structures and to apply a State Observer to estimate the state variables, which allows to reduce the number of sensors, and design controllers to attenuate vibrations, based on the response Experimental, in the evaluation, verification and validation of the model developed to control vibrations in flexible structures. The methodology used is based on developing mathematical models of the vibration control system for the Rotary Flexible Link system of Quanser, which consists of a flexible metal beam coupled to a servomechanism that allows rotational movement in the horizontal plane. In order to obtain the equations of motion, the Euler-Lagrange method was considered. The results were the development and experimental validation of the mathematical models to control the vibration of the flexible beam, and with the use of the State Observer, it was possible to demonstrate a good estimation of the state variables, besides eliminating the use of the tachometer and the strain gage. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-17Bitstream added on 2014-06-13T20:48:39Z : No. of bitstreams: 1 leal_uas_me_sjrp.pdf: 567532 bytes, checksum: 52bca74b9f676be787c66a5f2d9bea27 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O propósito desta pesquisa é o estudo de dois modelos de otimização dinâmica para a aplicação seletiva de herbicida , sendo um modelo de otimização multi-objetivo , no qual maximiza o lucro e minimiza a resistência , e o utro mono-objetivo da otimização da concentração de mistura de herbicidas, no sistema anual de colheita da cultura do milho para o período de 5 e 10 anos. A densidade de sementes no solo no início do plantio e a frequência de alelos são tomados como variáveis de estado . A variável de controle é expressa na função de dose-resposta. Os modelos de otimização levam em consideração a diminuição da eficiência do herbicida ao longo do tempo , causada pela evolução da re-sistência da planta daninha . O objetivo é maximizar o lucro num período pré-determinado e minimizar a evolução da resistência. O problema de otimização dinâmica multi-objetivo foi resolvido via abordagem−restrito. O problema resultante e o problema de otimização da concentração de misturas de herbicidas foram resolvidos por programação não-linear via o método ASA_CG. Para os dois casos estudados, os resultados das simulações numéricas a presentam uma estratégia ótima da aplicação de herbicidas, para... / The purpose of this research is the study of two dynamic optimization models for the selective application/mixture of herbicide in the annual system of corn crop harvest for period of 5 and 10 years. The density o f seeds at the beginning of the planting and allele frequency are taken as state variables. The control variable is given by the dose-response function. The optimization models take into account the decreased efficiency of the herbicide overtime caused by the evolution of weed resistance. The goal is to maximize profit in a predetermined period and minimize the resistance evolution. The dynamic optimization problem of multi-objective approach was solved by the e-constraint method. The resulting problem and the problem of dynamic optimization of the concentration of the herbicide mixture were solved by non- linear programming with the conjugate gradient method combined with the method of projected gradient. Results of numerical simulations provide an optimal strategy of selective application of herbicides to control weed infestation by the Bidens subalternans. Two models studied, the first considers only... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Geraldo Nunes Silva / Banca: Iguer Luis Domini dos Santos / Banca: Marko Antonio Rojas Medar / Resumo: Neste trabalho caracterizaremos sistemas dinâmicos na forma dos chamados domínios estratificados. Bressan e Hong[9] foram os primeiros a definir e trabalhar em domínios estratificados. Grosso modo, estes são uma coleção de domínios disjuntos, cada um tendo sua própria dinâmica; mas não se exige que seus domínios sejam proximamente suaves e nem wedged. Estes termos foram introduzidos por P. Wolenski e R. Barnard em[10]. Primeiramente, estabeleceremos condições Hamiltonianos para caracterizar invariância fraca e forte para sistemas não Lipschitz em domínios estratificados. Depois, estudamos condições Hamiltonianas para sistemas fracamente e fortemente decrescentes e apresentamos condições que garantem a estabilidade assintótica global para uma dinâmica estratificada e finalmente apresentamos o problema tipo Mayer em domínios estratificados em que mostramos que a função valor e a única solução semicontínua inferior de uma generalização adequada da clássica equação Hamilton-Jacobi-Bellman, para a dinâmica estratificada / Abstract: In this work will characterize dynamical systems in the form of the so-called strati ed domain. Bressan and Hong [9] were the rst to de ne and work in strati ed domains. Roughly speaking, these are a collection of disjoint domains, each having its own dynamics; but not requiring that their domains are proximally smooth and not wedged. These terms were introduced by P. Wolenski and R. Barnard in [10]. At rst, we will establish Hamiltonian conditions to characterize weak and strong invariance for systems non-Lipschitz in strati ed domains. Secondly, we study the Hamiltonian conditions for systems weakly and strongly de- creasing and present conditions that guarantee global asymptotic stability for a strati ed dynamics and nally we present the problem Mayer type in strati ed domains where we show that the value function is the unique lower semicontinuous solution of an appropriate generalization of the classical Hamilton-Jacobi-Bellman equation for strati ed dynamics / Mestre

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-17T04:17:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:14:11Z : No. of bitstreams: 1 141853.pdf: 1471159 bytes, checksum: 2a643585da9555b483a8df938ad7ebc2 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T05:55:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282494.pdf: 2943801 bytes, checksum: 3d0e16f5fad2905cd12bb516b792d21d (MD5) / Frente aos problemas de trânsito existentes atualmente, algumas soluções estão sendo estudadas. Este documento descreve um veículo estreito de três rodas de cambagem variável, que visa a melhor utilização do espaço das vias existentes. O documento inclui um modelo dinâmico do triciclo com 9 graus de liberdade e o projeto de três controladores de inclinação: PID com compensação estática da não-linearidade, controle via energy shaping e controle por realimentação linearizante. Ao final, são apresentados os resultados de simulação computacional para cada controlador considerando variação de parâmetros do modelo e perturbações.

Orientador: Valeriano Antunes de Oliveira / Banca: Geraldo Nunes Silva / Banca: Maria do Socorro Nogueira Rangel / Banca: Lucelina Batista dos Santos / Banca: Roberto Andreani / Resumo: O problema de otimização com tempo contínuo consiste em maximizar um funcional integral, sujeito a restrições de igualdade e desigualdade, onde as funções envolvidas pertencem a um espaço de Banach e variam num certo intervalo de tempo. Os resultados obtidos fornecem condições necessárias para que uma determinada função seja solução do problema. Qualificações de restrições são estabelecidas a m de se obter tais condições necessárias de otimalidade. Para problemas com restrições de desigualdade apenas, faz-se uso de um teorema de alternativa generalizado para se obter condições tipo Karush-Kuhn-Tucker. Para tratar problemas com restrições de igualdade e desigualdade, teoremas da função implícita uniforme e da aplicação inversa uniforme são necessários / Abstract: The continuous-time nonlinear programming problem consists in maximizing an integral functional, subject to equality and inequality constraints, where the involved functions belong to a Banach Space and vary over a certain period of time. The obtained results provide the necessary conditions for a given function to solve the problem. Constraints quali cation are established in order to achieve such necessary optimality conditions. For problems with inequality constraints only, a generalized alternative theorem is used to obtain Karush-Kuhn-Tucker-type conditions. To address problems with equality and inequality constraints, uniform implicit function and uniform inverse mapping theorems are necessary / Doutor

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:54:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 268863.pdf: 916212 bytes, checksum: c83f68f4c1430402405b9edb6bcaded4 (MD5) / Apresentamos uma metodologia sistemática visando estudar e computar leis de controle para uma classe de sistemas não-lineares, em tempo contínuo e em tempo discreto, sujeitos à saturação de atuadores. Para modelar o sistema saturado não-linear, utiliza-se uma não-linearidade de tipo zona-morta satisfazendo uma condição de setor modificada, a qual engloba a representação clássica da saturação como uma não-linearidade de setor. Para proposição dos resultados teóricos e algoritmos, consideramos um sistema não-linear tipo Lur'e e, baseados em ferramentas de estabilidade absoluta, uma condição de setor modificada para levar em conta os efeitos da saturação nas entradas de controle. A estrutura do controlador é composta por uma parte linear, um termo associado a saída da não-linearidade dinâmica e, no caso do compensador dinâmico, de uma malha anti-windup. Abordamos, para uma classe de sistemas não-lineares em tempo discreto e com parâmetros variantes, o problema de estabilização sob saturação via uma lei de controle dependente de parâmetros e uma lei de controle a ganhos fixos, ambas sob a forma de uma realimentação de estados mais uma realimentação da não-linearidade. Com base nos resultados obtidos, desenvolvemos também um compensador dinâmico não-linear parcialmente dependente de parâmetros e analisamos a influência da realimentação das não-linearidades consideradas. Para os problemas de controle considerados ao longo deste trabalho, são propostos problemas de otimização convexa com restrições de tipo LMI para o projeto dos controladores, com o objetivo de determinar a maximização da região de atração ou melhoramento do desempenho com a garantia de estabilidade. Exemplos numéricos foram desenvolvidos para ilustrar as potencialidades dos algoritmos propostos.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336040.pdf: 3832399 bytes, checksum: 12fc38d797828548fb103e26a5d6491b (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho desenvolve uma metodologia para a síntese e implementação do sistema de controle supervisório para sistemas de manufatura, integrando o programa de Controlador Lógico Programável (CLP), o SCADA e o roteamento de tarefas através da Teoria de Controle Supervisório (TCS). A abordagem modular local da TCS é utilizada para a modelagem da síntese formal e simulação de uma lógica de controle minimamente restritiva, representada através de um conjunto de autômatos de tamanho reduzido. Esses autômatos são usados tanto para a geração automática de código de CLP, quanto para a estruturação das diversas funcionalidades do SCADA. Um sistema complementar faz uso de heurísticas para a escolha do próximo comando a executar dentre aqueles habilitados pelo controle supervisório, buscando otimizar o roteamento de tarefas segundo algum critério de produção. A aplicação da metodologia a um sistema modular de produção didático mostrou que a abordagem proposta beneficia a sistematização, modularidade e estruturação do projeto do sistema de controle supervisório, assim como a eficiência, segurança e flexibilidade do sistema de manufatura.<br> / Abstract : This work aims to develop a methodology to synthesize and implement a supervisory control of manufacturing systems, by integrating a programmable logic controller (PLC), the SCADA (supervisory control and data acquisition) and the tasks routing by utilizing the Supervisory Control Theory (SCT). The local modular approach of TCS is used to model the formal synthesis and simulation of a minimally restrictive control logic, represented by a set of size reduced automatons. These Automatons are used either to automatically generate a PLC code or to structurate several functionalities of SCADA. A complementary system utilizes heuristics to decide the next command to be executed among those enabled by supervisory control, in order to optimize the tasks routing according to production criterion. The aplication of this methodology to a didatic modular production system shows that the proposed approach benefits the systematization, modularity and structure of the supervisory control system design, as well as it reinforces the efficiency, safety and flexibility of the manufacturing system.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:32:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_2334_Dissertacao de Mestrado Jaines de Oliveira Braganca.pdf: 24240306 bytes, checksum: 8f072c517408d176067272a3d2138c0b (MD5) Previous issue date: 2004-12-22 / Este trabalho trata do controle de robôs móveis cooperativos, usando para isto um controlador não linear de posição. A realimentação para o fechamento da malha de controle é feita por meio de uma câmera estacionária, localizada sobre o ambiente de trabalho dos robôs. Depois de capturar a imagem, a mesma é processada em um computador, o qual é responsável por gerar as diretivas de controle para os robôs. Utilizando apenas um controlador não linear de posição, foi possível desenvolver estratégias para deslocamento de cargas, usando para isto a cooperação entre dois robôs. Estas estratégias consistem em identificar e tratar os possíveis problemas relacionados ao deslocamento da carga, para só depois transporta-la. Além das estratégias para deslocamento de cargas, foram implementadas tarefas que permitem que um robô alcance um ponto destino ou siga uma trajetória pré-definida na Imagem. Outro tipo de tarefa implementada neste trabalho, e que utiliza o controlador não linear de posição, é o movimento dos robôs em formação, a saber: formação em fila e formação lado a lado.