Orientador: Marconi Kolm Madrid / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T15:15:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LopesFilho_ClaudioHartkopf_M.pdf: 1796245 bytes, checksum: 6df0518799ef2b63443cdacb8d02837f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este trabalho desenvolve um modelo computacional para simulação do comportamento de uma célula a combustível do tipo PEM. O modelo foi desenvolvido usando equações físico-químicas e ajuste de parâmetros baseados em resultados experimentais - os quais foram tirados da literatura, pois não foram conduzidos testes práticos em laboratório - sendo capaz de determinar o valor de variáveis de saída importantes como potencia elétrica, tensão de saída e rendimento energético, assim com outros parâmetros de desempenho, como a razão de excesso de oxigênio, a partir de variáveis de entrada. O sistema completo foi dividido em diversos subsistemas, permitindo a análise dinâmica dos principais estados internos. O sistema de controle proposto e desenvolvido via inversão do modelo matemático. da célula. Dada a complexidade do modelo completo, sua divisão em diversos sub-sistemas permite a inversão de cada bloco isoladamente, de acordo com princípios da representação energética macroscópica (energetic macroscopic representation, EMR) e a construção de um controlador completo. No caso de subsistemas que possuem equacionamento não linear, o processo de inversão e obtido iterativamente via um algoritmo de busca repetitiva usando uma função Lyapunovcandidata construída a partir da equação que descreve o subsistema. Este controlador mostra excelentes resultados em simulação frente as não linearidades inerentes do sistema / Abstract: In this work we develop a computational model for the dynamical behavior simulation of a PEM fuel cell. The model was developed using physical and chemical equations and parameter fitting based on experimental data - which were obtained from literature. - being capable of predicting the value of important output variables as power, output tension and system efficiency, as well as other parameters like the oxygen excess ratio. The complete system was divided in several sub-systems, allowing dynamical analysis of the most important internal states. The proposed control system is obtained by the inversion of the fuel cell mathematical model. Given the model's complexity, each internal sub-system is inverted according the principles of energetic macroscopic representation (EMR) and all inverted controllers are integrated into the full system controller. In order to invert the mathematical model of non-linear sub-systems a interactive repetitive search algorithm is proposed, using Lyapunov-candidate functions based on the dynamic equations created for each sub-system. This control system shows good results in simulation when facing the fuel cell system non-linearity / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Juan Francisco Camino dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T20:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Iossaqui_JulianoGoncalves_D.pdf: 6240978 bytes, checksum: 597b8a76b18670b60a9c6b9804b7b692 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta tese trata do problema de controle de trajetórias de robôs móveis não holonômicos com deslizamento longitudinal das rodas. As estratégias de controle propostas são projetadas usando dois modelos, um cinemático e um dinâmico, que consideram os deslizamentos longitudinais das rodas como parâmetros desconhecidos. A primeira estratégia de controle consiste em um controlador adaptativo projetado com base em um modelo cinemático que utiliza como entrada de controle, as velocidades angulares das rodas. Essas velocidades angulares são fornecidas por uma lei de controle cinemática que utiliza estimativa dos parâmetros de deslizamento desconhecidos, obtidas por meio de uma lei de adaptação. A segunda estratégia de controle consiste em um controlador adaptativo projetado com base em um modelo dinâmico simplificado que utilizam como entrada de controle, forças de propulsão aplicadas no centro das rodas. A lei de controle, que fornece essas forças, é projetada aplicando-se a técnica backstepping ao modelo dinâmico reduzido, que foi obtido com a utilização do método da dinâmica inversa. Os parâmetros de deslizamento longitudinal desconhecidos, necessários para a utilização do método da dinâmica inversa, são estimados por uma lei de adaptação. O filtro de Kalman unscented também é utilizado para estimar os parâmetros de deslizamento desconhecidos. Essas estimativas são utilizadas, da mesma forma que as estimativas obtidas pela lei de adaptação, nas leis que fornecem as velocidades angulares e as forças de propulsão das rodas. As estratégias propostas, baseadas na teoria de controle adaptativo e na teoria de filtragem, diferenciam-se basicamente pela técnica que utilizam para estimar os parâmetros de deslizamento. No caso das estratégias adaptativas, a estabilidade do sistema em malha fechada é garantida pela teoria de Lyapunov. Simulações numéricas são realizadas para apresentar o desempenho das estratégias de controle propostas em termos do erro de postura do robô para diferentes perfis de deslizamento / Abstract: This thesis deals with the trajectory tracking control problem of nonholonomic mobile robots with longitudinal slip of the wheels. The proposed control strategies are designed using a kinematic model and a dynamic model which consider the longitudinal slip of the wheels as unknown parameters. The first proposed control strategy consists in an adaptive controller based on a kinematic model that uses the wheel angular velocities as control input. These angular velocities are provided by a kinematic control law which uses the unknown slip parameters estimated by an adaptive rule. The second proposed control strategy consists in an adaptive controller based on a simplified dynamic model that uses the thrust forces applied on the center of the wheels as control input. The control law that provides these thrust forces is designed using the backstepping technique applied to a reduced dynamic model obtained using the inverse dynamic method. The unknown longitudinal slip parameters necessary to use the inverse dynamic method are estimated by an adaptation rule. The unscented Kalman filter is also used to estimate the unknown slip parameters. These estimates are used, in the same way as the estimates obtained by the adaptation rule, by the control laws that provide the angular velocities and the thrust forces. The main difference between the proposed control strategies, based on the adaptive control theory and on the filtering theory, is given by the technique used to estimate the slip parameters. In the case of the adaptive strategies, the stability of the closed-loop system is ensured by the Lyapunov theory. Numerical simulations show the performance of the proposed control strategies in terms of the posture error of the robot with different wheels slip profiles / Doutorado

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Júlio Cesar Ruiz Claeyssen / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Resumo: O propósito deste trabalho foi estudar as não linearidades na dinâmica de sistemas mecânicos e eletromecânicos. Entre eles inclui-se um corpo em levitação. As não linearidades levam o movimento da estrutura para o Efeito Sommerfeld. Por este fato, o trabalho do motor fica próximo ou na frequência de ressonância. Quando a estrutura atinge a condição de ressonância, a melhor parte da energia é consumida para gerar vibrações de grande amplitude sem nenhuma mudança sensível na frequência do motor. Neste trabalho, foi verificado o fenômeno para alguns sistemas não ideais inclusive o sistema com levitação magnética, discutindo uma forma de conduzir o sistema à condição de ressonância e evitar o "absorvedor de energia" que ocorre com o efeito Sommerfeld / Abstract: This paper studies the nonlinearities in dynamics of mechanics and electro mechanics non ideal systems. One of them is a magnetically levitated body. These nonlinearities lead the motion of the structure to the Sommerfeld Effect. For this reason the motor's near or in resonance frequency. When the structure achieves resonance condition, the best part of the energy is consumed to generate large amplitude vibration, with no sensitive change in the motor frequency. In this paper, is checked whether the phenomenon in some non ideal systems and also, if occurs with magnetic levitation. Will be discussed how to drive the system to ressonance condition and to avoid the "energy sink" that occurs with the Sommerfeld effect / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-05Bitstream added on 2014-06-13T20:08:53Z : No. of bitstreams: 1 arbex_hc_me_bauru.pdf: 6292419 bytes, checksum: 8c3b08ad3eb377db975bacb303c4ceda (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O propósito deste trabalho foi estudar as não linearidades na dinâmica de sistemas mecânicos e eletromecânicos. Entre eles inclui-se um corpo em levitação. As não linearidades levam o movimento da estrutura para o Efeito Sommerfeld. Por este fato, o trabalho do motor fica próximo ou na frequência de ressonância. Quando a estrutura atinge a condição de ressonância, a melhor parte da energia é consumida para gerar vibrações de grande amplitude sem nenhuma mudança sensível na frequência do motor. Neste trabalho, foi verificado o fenômeno para alguns sistemas não ideais inclusive o sistema com levitação magnética, discutindo uma forma de conduzir o sistema à condição de ressonância e evitar o absorvedor de energia que ocorre com o efeito Sommerfeld / This paper studies the nonlinearities in dynamics of mechanics and electro mechanics non ideal systems. One of them is a magnetically levitated body. These nonlinearities lead the motion of the structure to the Sommerfeld Effect. For this reason the motor's near or in resonance frequency. When the structure achieves resonance condition, the best part of the energy is consumed to generate large amplitude vibration, with no sensitive change in the motor frequency. In this paper, is checked whether the phenomenon in some non ideal systems and also, if occurs with magnetic levitation. Will be discussed how to drive the system to ressonance condition and to avoid the energy sink that occurs with the Sommerfeld effect

Orientador: Edson Bim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:20:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franca_AlexPereira_M.pdf: 3058764 bytes, checksum: beb5e6bdbba91505ff0ef14262e6be5c (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Uma abordagem preditiva global-local para o controle de um motor de indução é apresentado nesta tese. O conceito de controle preditivo diz respeito a uma classe de controladores que tem se desenvolvido muito no âmbito do controle de sistemas de conversão de energia nos últimos anos, acompanhando o desenvolvimento da capacidade computacional dos sistemas microprocessados ao longo da última década. A técnica proposta é fundamentada numa lei de controle baseada em uin modelo identificado de um motor de indução. A identificação se dá de maneira experimental a partir da simulação de um motor de indução indiretamente orientado em função do fluxo do rotor, através de um modelo fuzzy do tipo Takagi-Sugeno TS com Funções de Base Ortonormal no consequente das regras.As ações de controle locais são combinadas são combinadas pela ativação das regras do modelo local devido, e a ação de controle global resultante é aplicada ao controle de velocidade do motor de indução. Este método permite ao controlador a inclusão nos parâmetros de controle das não-linearidades e restrições inerentes ao controle do máquinas elétricas / Abstract: A predictive global-local approach technic for induction motor control is presented in this thesis. Predictive control is a very wide class of controllers that have found rather recent applications in the control of electrical machines. Research on this topic has been increased in the last years due to the possibilities of today s microprocessors used for control. The proposed technique is founded on a identified model based predictive control. The identification technique applied in this method is based on the black box modeling of a Indirect Rotor Flux Oriented Induction Motor in stationary reference system through Takagi-Sugeno-TS fuzzy models with orthonormal base functions - OBF - on the rules consequents. Control actions are matched by local activation of the model rule because local and global control action is applied to speed control of an induction motor. This method allows the inclusion in the control parameters of non-linearities and constraints inherent the control of electrical machines / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T11:36:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_NadsonMuriloNascimento_D.pdf: 3180060 bytes, checksum: f741044cb982f1d0e9d33a4f7aba7597 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A síntese de controladores representa uma importante vertente dos desenvolvimentos atuais no campo da pesquisa acadêmica e industrial. Um controlador bem projetado pode significar sucesso no que se refere aos objetivos de produção, sendo gerados materiais com as especificações desejadas e proporcionando que o sistema opere sob certas restrições, levando em consideração aspectos relativos à operabilidade, segurança e minimização de resíduos. Para tanto, sabe-se que as etapas de modelagem são fundamentais para a delineação de estratégias de controle. Contudo, a obtenção de representações matemáticas precisas e, ao mesmo tempo, aplicáveis para o controle da maioria dos processos de interesse da engenharia química é uma tarefa árdua, devido à presença de comportamentos dinâmicos não lineares e variantes ao longo do tempo e, por vezes, do espaço. Deste modo, busca-se a obtenção de modelos mais simples, porém dotados da imprescindível representatividade inerente aos sistemas de produção, a fim de serem projetadas estruturas de controle adequadas para cada necessidade específica. Esta tese enfoca o desenvolvimento de quatro controladores avançados híbridos preditivos não lineares multivariáveis, baseados em modelos nebulosos (fuzzy) funcionais não lineares multivariáveis, para processos de polimerização. Tais sistemas apresentam dinâmicas altamente complexas e de difícil modelagem matemática, dificultando, assim, a aplicação, com sucesso, de metodologias clássicas de controle ou avançadas baseadas em modelos convencionais. Foram considerados dois casos de estudo para a análise de desempenho das configurações de controle propostas: o processo de copolimerização em solução do metacrilato de metila com o acetato de vinila, e a copolimerização industrial do eteno/1-buteno com catalisador Ziegler-Natta solúvel. Os modelos fenomenológicos de ambos os processos já se encontram descritos na literatura, sendo considerados como plantas virtuais para a geração de dados dinâmicos e implementação dos desenvolvimentos sugeridos. A partir de simulações computacionais, os modelos nebulosos dinâmicos funcionais não lineares multivariáveis foram construídos ¿ os quais demonstraram excelentes capacidades para a predição das saídas dos processos como uma função dos dados dinâmicos de entrada ¿ sendo, posteriormente, acoplados à estrutura de controle preditivo MPC (Model-based Predictive Control). A escolha da metodologia MPC como base para o desenvolvimento das estratégias propostas deve-se ao fato de sua notória aplicabilidade industrial a processos químicos multivariáveis, além de possibilitar a incorporação de restrições operacionais nas variáveis controladas e manipuladas. Por fim, foram comparados os desempenhos entre os controladores híbridos delineados e duas estratégias de controle preditivo bastante difundidas na literatura. Os problemas regulatório e servo foram analisados, observando-se resultados satisfatórios em ambas as condições. Isto demonstra o alto potencial dos algoritmos propostos para o controle multivariável de sistemas não lineares. / Abstract: Controllers design has currently a great importance in the field of açademic and industrial research. A well-projected controller may mean the success regarding the aims of production, and it also provides the production of materials with desirable specifications and it allows that the system operates under specific restrictions, considering aspects related to operability, safety and minimization of residue. Then, it is known that modeling stages are fundamental for delineation of controller strategies. However, the obtaining of precise and applicable mathematical representations to the control of most of relevant process in chemical engineering is a challenging task, because of the presence of nonlinear dynamic behaviors and space-time mutable. Therefore, an effort is done to obtain the simpler models, but provided with the essential representativity inherent to production systems. Thus, suitable control structures could be designed for each specific necessity. This work focus on the development of four multivariable nonlinear predictive hybrid advanced controllers, based on multivariable nonlinear functional fuzzy models, to polymerization processes. Such systems present high complex dynamic and hard mathematical modeling, making difficult to apply classic controllers or advanced control methodologies based on conventional models. Two study cases for the performance analysis of the proposed controllers were considered: the copolymerization process of methyl methacrylate and vinyl acetate, and industrial copolymerization of ethene/1 butene with Ziegler-Natta catalysis. The phenomenologic models of the two processes already are described in relevant literature, and they are considered as virtual plants to create dynamic data and to implement the suggested developments. Based on computational simulations, multivariable nonlinear functional dynamic fuzzy models were made - they demonstrated excellent capacity for outputs prediction from input dynamic data - and they were, subsequently, inserted in the MPC (Model-based Predicitve Control) control structure. The choice of MPC methodology to develop the proposal structures is because of its wellknown industry applicability to multivariable chemical processes, beyond it makes possible the incorporation of restrictions in controlled and manipulated variables. Finally, the performance among outlined hybrid controllers and two predictive control strategies fairly widespread in the literature were compared. The regulatory and servo problems were analyzed and satisfactory results were observed in both conditions. This demonstrates the high potential of proposed algorithms to control multivariable nonlinear systems. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Jose Manoel Balthazar, João Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T10:03:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cassiano_Jeferson_D.pdf: 8294948 bytes, checksum: b7318ea3e310db82a9fd5af926a9cb2a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a determinação analítica da ocorrência de um tipo de caos (irregularidade) determinístico denominado Caos Homoclínico em algumas aplicações da Ciência da Engenharia como, por exemplo, a Robótica e a Teoria de Controle (Controle de Bifurcações e Caótico). Para isto, faz-se uso da chamada Teoria de Poincaré - Mel¿nikov que fornece uma forma analítica para a determinação do tipo de comportamento do sistema (regular ou irregular) / Abstract: This work make the analytical determination of the occurrence of a type of deterministic chaos (irregularity) called Homoclinic Chaos in some applications of the Science of Engineering and mechanics as, for example, the Robotics and the Theory of Control (Chaotic Control of Bifurcations so on). For that purpose, the Theory of Poincaré - Mel¿nikov is used that supplies an analytical form for the determination of the type of the system behavior of the system (regular or irregular) / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica