Orientador: José Luiz Boldrini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-22T23:56:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaFilho_CiceroAlfredoda_D.pdf: 1540276 bytes, checksum: fa10c28a1782367f39180dfe7a92ec2b (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O objetivo do trabalho é o de analisar de forma matematicamente rigorosa dois problemas de controle ótimo com restrições dadas por sistemas de equações diferenciais que incluem a equação de transporte com renovação, bem como um conjunto de restrições para a classe dos controles. Tais sistemas modelam as dinâmicas de populações de mosquitos (considerados em dois grupos: indivíduos jovens, em fase aquática, e adultos) e suas interações com os recursos do meio ambiente (alimentos, por exemplo); além disso, leva-se em conta o processo de maturação da população jovem, a qual fica, portanto estruturada por idade e cuja dinâmica é governada por uma equação de transporte com renovação. Nestes problemas, as populações estão submetidas à atuação de um controle externo, um agente químico, por exemplo, que afeta as respectivas taxas de mortalidade, modificando-as; no caso dos indivíduos jovens, tal atuação pode depender do nível de maturação (idade) do indivíduo. O primeiro problema considera apenas a variação no tempo da população de adultos, enquanto que o segundo problema leva em conta também a sua distribuição espacial. Em cada um desses problemas, mostra-se, sob certas condições, a existência de controle ótimo, isto é, um controle que minimiza um dado funcional objetivo; obtêm-se também as correspondentes condições de otimalidade que caracterizam tal controle ótimo / Abstract: The objective of this work is to analyze in a mathematically rigorous way two optimal control problems with restrictions given by systems of differential equations including the transport equation with renewal, as well as, a restriction set for the controls. Such systems model the dynamics of mosquito populations (considered in two groups: young individual, in aquatic phase, and adults) and their interaction with the environmental resources (food material, for instance); moreover, the maturation process of the population of young individuals is taken in consideration, and thus it becomes age structured and its dynamics is governed by a transport equation with renewal. In these problems, the populations are submitted to the action of an external control, a chemical agent, for instance, which affects the respective mortality rates, changing them; in the case of the young individuals, such action may depend on the individual maturation level. The firs problem considers only the time variation of the adult population; the second problem takes in consideration also its spatial distribution. In each of those problems, it is shown that, under certain conditions, there exists optimal contra, that is, a control minimizing a given objective functional; the associated optimality conditions characterizing such optimal controls are also obtained / Doutorado / Matematica Aplicada / Doutor em Matemática Aplicada

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: Yuzo Iano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T09:30:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_TaliaSimoesdos_D.pdf: 2990786 bytes, checksum: 16233655fc341ea120d5c50710958ef8 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Este trabalho trata da eliminação dos efeitos indesejáveis da não linearidade tipo folga via desenvolvimento de três novos métodos computacionais para a análise de estabilidade, e controle de sistemas resultantes da interconexão de sistemas lineares com uma folga. Para solucionar o problema da análise de estabilidade, utilizam-se condições construtivas sob a forma de LMI, garantindo a estabilidade global do sistema, através de algumas funções de Lyapunov, generalizadas nas condições de contorno e representação politópica. Tais condições de estabilidade global impõem a presença de uma realimentação adicional entre a saída e a entrada da não linearidade saturação, incluída antes da folga. Este ganho adicional pode atenuar o comportamento indesejado das não linearidades. O conjunto de todos os admissíveis pontos de equilíbrio é definido precisamente. O problema de controle pode ser solucionado através de esquemas de controle adaptativo para sistemas discretos no tempo com folga desconhecida. Analisando de forma mais aprofundada, propõe-se um controlador adaptativo baseado na folga inversa que fornece novas regras adaptativas para a atualização dos parâmetros estimados da folga inversa. Dessa forma demonstra-se também que os efeitos prejudiciais da folga podem ser cancelados através de duas estruturas de controle propostas. é possível validar ainda mais este resultado projetando-se um filtro que estima a saída da folga desconhecida, ou seja, a entrada da planta. Além disso, mais um resultado de controle é conseguido, aplicando-se uma proposta de computação evolutiva para realizar o controle adaptativo de sistemas contínuos no tempo com folga desconhecida. Para cumprir este objetivo, adiciona-se também a estrutura da folga inversa antes do bloco da folga e utiliza-se o algoritmo CMA-ES (Covariance Matrix Adaptation-Evolution Strategy) para estimar os parâmetros da folga inversa adaptativa / Abstract: This work is concerned to the elimination of the undesirable effects of the nonlinearity type backlash developing three new computational methods for the stability analysis, and control of result systems of the interconection of linear systems with a nonlinearity backlash. To solve the stability analysis problem, it is used constructive conditions in LMI form to ensure the global stability of the system, are proposed by using some suitable Lyapunov functional, generalized sector conditions and polytopic representation. Such global stability conditions impose the presence of an additional feedback between the output and the input of the nonlinear element. This additional gain can mitigate the unwished behavior of the nonlinear elements. The boundary of the associated set of all the admissible equilibrium points is precisely defined. The control problem can be solved through schemes of an adaptive control for discrete-time systems with unknown backlash. Analysing in a depth way is proposed an adaptive controller based on backlash inverse that provides new adaptive laws for updating of the estimated parameters of the backlash inverse. Then, this is also demonstrated that the harmful effects of backlash can be cancelled through two proposed control structures. It is possible to validate this result better designing a filter to estimate the unknown backlash output, that is, the plant input. Moreover, one more control result is obtained, applying an evolutionary computation to realize the adaptive control of continuous-time systems with unknown backlash. In order to do this, it is added a backlash inverse structure before the backlash scheme and used the CMA-ES (Covariance Matrix Adaptation-Evolution Strategy) algorithm to estimate the parameters of the backlash inverse / Doutorado / Telecomunicações e Telemática / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Antonio Barrera San Martin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-21T02:47:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferrareze_JanetedePaula_D.pdf: 3349014 bytes, checksum: a9c6af0b3ffb0e264a3b4cbc390d5073 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Seja G um grupo de Lie simples...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Let G be a simple Lie group...Note: The complete abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Matematica / Doutora em Matemática

Orientadores: Marko Antonio Rojas Medar, Francisco Guillen Gonzalez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:26:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_FranciscoPauloMarques_D.pdf: 884224 bytes, checksum: 86ca0f1458af3355beee2bde5fccec8e (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho abordaremos basicamente três problemas de controle sujeitos a equações diferencias parciais. O primeiro problema a ser tratado é um sistema distribuído governado por um modelo de solidificação de um líquido puro, o segundo é um sistema distribuído governado pelas equações de Navier - Stokes e o terceiro é um problema de controle com vários objetivos locais mais um objetivo diferente associado a um controle global. Nos dois primeiros problemas, apresentaremos as condições necessárias de otimalidade local via, o assim chamado, formalismo de Dubovitskii e Milyutin; além disso, apresentaremos alguns resultados sobre os equilíbrios de Nash e de Pareto para os problemas de otimização vetorial associados aos problemas com multiobjetivos. Para finalizar, usaremos alguns resultados da teoria de equações parabólicas e da análise funcional para mostrar a existência de um equilíbrio do tipo Stackelberg - Nash para o terceiro problema / Abstract: In this work we will investigate basically three control problems subject to partial diferential equations. The first problem to be treated is distributed system governed by a model for solidification of a pure liquid; the second is a distributed system governed Navier - Stokes equations and the third, one is control problem with several local objectives plus a diferent objective associated to a global control. In the first two problems, we will present necessary conditions of local optimality via, the so called, formalism of Dubovitskii and Milyutin; besides, we will introduce some results on the equilirio of Nash and Pareto for the vector problems optimization associated with the problems case multiobjetive. To conclude we will use some results of the theory of parabolic equations and the functional analysis to show the existence of an equilibrio of the type Stackelberg - Nash for the third problem / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática

Orientador: Raymundo Luiz de Alencar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-04T11:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_DimasJose_M.pdf: 1368395 bytes, checksum: 8fae1804e08750be7d9fe13ae39638d5 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho, agrupamos um mínimo de conteúdo matemático para desenvolver uma prova do Teorema do Filtro de Kalman (discreto). A teoria de integração de Lebesgue e alguns elementos ( Teorema da Projeção) da teoria dos espaços de Hilbert são as principais ferramentas matemáticas incluídas, além de um estudo das principais propriedades da esperança condicional / Abstract: In this work we set a minimum of mathematical background to develop a proof of the (discrete) Kalman Filter Theorem.The lebesgue integration theory and some elements (the projection theorem) of the Hilbert space theory are the main mathematical tools included, besides a study of the main properties of the conditional expectation / Mestrado / Analise Funcional / Mestre em Matemática

Orientador: João Bosco Ribeiro do Val / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:16:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CristianeNespolide_D.pdf: 558682 bytes, checksum: bdb0231f0c5d9c4cc09a4232a2c21df8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Este trabalho aborda conceitos de estabilidade de segundo momento e um problema de controle ótimo envolvendo sistemas lineares com saltos Markovianos a tempo discreto. No modelo estudado, define-se como ho-rizonte um tempo de parada 't que representa a ocorrência de um número fixo N de falhas ou reparos (TN), ou a ocorrência de uma falha crucial ('t~), após as quais o sistema é paralisado para manutenção. Considera-se ainda, um caso misto intermediário onde 't representa o mínimo entre TN e 't~ . Estes tempos de parada coincidem com algum dos instantes de salto da cadeia de Markov e a informação disponível permite a reconfiguração da ação de controle em cada um destes instantes, na forma de um ganho de realimentação linear. Através do conceito denominado 't-estabilidade estocástica são obtidas condições necessárias e suficientes para a esta-bilidade estocástica do sistema até a ocorrência do tempo de parada 't~. Estas condições conduzem a um teste que se beneficia da estrutura da ca-deia para propor uma decomposição para a verificação de estabilidade em média quadrática, o que neste sentido, induz métodos algorítmicos mais simples. Adcionalmente, a equivalência entre conceitos de 't-estabilidade estocástica de segundo momento é estabelecida para os três tempos de pa-rada discriminados. A solução ótima para o problema de controle linear quadrático (LQ) por realimentação de estado, com ou sem ruído Gaussi-ano, tendo como horizonte os tempos de parada TN ou 't~ é apresentada. Esta solução é dada em termos de um conjunto de equações algébricas de Riccati recursivas ou um conjunto de equaç(les algébricas de Riccati aco-pIadas (EARA). Além disso, aborda-se o problema de controle LQG por realimentação dinâmica de saída via estimação de estado / Abstract: This work deals with second order stability concepts and a stochastic optimal control problem involving discrete-time jump Markov linear sys-tems. The jumps or changes between the system operation modes evolve according to an underlying Markov chain. In the mo deI studied, the pro-blem horizon is defined by a stopping time 't which represents either, the occurrence of a fixed number N of failures or repairs (TN), or the occur-rence of a crucial failure event ('td), after which the system is brought to a halt for maintenance. In addition, an intermediary mixed case for which 't represents the minimum between TN and 'td is also considered. These stopping times coincide with some of the jump times of the Markov state and the information available allows the reconfiguration of the control ac-tion at each jump time, in the form of a linear feedback gain. Using the concept named stochastic 't-stability, equivalent conditions to ensure the stochastic stability of the system until the occurrence of the stopping time 'td is obtained. These conditions lead to a test that benefits from the chain structure for proposing a simpler decomposition algorithm for the mean square stability verification. The work also develops equivalences among second order 't-stability concepts, for alI stopping times considered, that parallels the results for infinite horizon problems. Considering TN and 'td as horizon, the optimal control solution for the linear quadratic (LQ) pro-blem for state feedback, with or without Gaussian noise, is presented. The solution is given in terms of recursions of a set of algebraic Riccati equa-tions or a coupled set of algebraic Riccati equation (CARE). The LQG optimal control problem for dynamic output feedback using state estima-tion is also studied. / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Luiz Antonio Barrera San Martin / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:41:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_AdrianoJoaoda_D.pdf: 1386475 bytes, checksum: 4df53d915a2079ada6c7136f20e5fe16 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Na presente tese iremos analisar a entropia invariante de pares admissíveis para sistemas de controle sobre grupos de Lie e espaços homogêneos. O objetivo é melhorar os limitantes superiores e inferiores já conhecidos para tal entropia e ver quando é possível mostrar que tais limitantes coincidem, nos dando então uma expressão para ela. Mostraremos que para sistemas afins induzidos em variedades flag os limitantes, tanto superior como inferior, são dados com ínfimo do determinante da parte instável do sistema e diferem apenas em qual conjunto tal ínfimo é considerado. Para sistemas Lineares sobre grupos abelianos, nilpotentes e compactos temos uma expressão para a entropia e no caso semi-simples, a igualdade dos limitantes depende do crescimento exponencial de um sistema de controle afim sem drift associado. No fim da tese é ainda introduzido um conceito de entropia invariante para sistemas aleatórios e limitantes gerais para este são derivados / Abstract: In this Thesis we will analyse the invariance entropy of admissible pairs for control systems on Lie groups and homogeneous spaces. The main goal is to improve the known upper and lower bounds for such entropy and see when it is possible to prove that these bounds coincide, which give us an expression for the entropy. We will show that for induced control-affine systems on the flag manifolds both, the upper and lower bounds are given by the determinant of the unstable part of the system and they differ just on the set where we consider the infimum. For Linear systems on abelian, nilpotents and compact Lie groups we have an expression for the invariance entropy and in the semi-simple case, the upper and lower bounds equality depend on the exponential growth of an associated driftless control-affine system. At the end of the Thesis we introduce a concept of entropy for random control systems and derive general bounds for it / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática

Orientador: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Vicente Lopes Junior / Banca: Kátia Luchese Cavalca Dedini / Resumo: O aumento da competitividade entre as empresas têm exigido maiores velocidades de operação e períodos menores de manutenção dos equipamentos, por esse motivo é de suma importância poder estender a vida útil dos equipamentos por meio da predição das possíveis falhas. O objetivo deste projeto é desenvolver uma metodologia que possibilite predizer falhas em componentes de sistemas rotativos. Na simulação numérica os danos são identificadas através da variação no valor RMS do sinal de velocidade do sistema, e a quantificação do dano e feita a partir da minimização da norma do erro entre dados do observador robusto e medidos. Um redutor de engrenagens é projetado a fim de validar o método, foi construído o modelo e identificados os parâmetros desconhecidos, com a utilização dos observadores de estado todos os graus de liberdade foram estimados, e um banco de valores RMS foi desenvolvido para servir de base de comparação. A inclusão de um dano no sistema, através dos valores base, foi possível identificar o dano e com o uso do observador robusto quantificar e localizar o dano no sistema mesmo na presença de ruídos / Abstract: The increased competition among companies have demanded higher operating speeds and shorter periods of maintenance of equipment, for this reason it is extremely important to be able to extend equipment life through the prediction of potential failures . The objective of this project is to develop a methodology that enables to predict component failures of rotating systems. In numerical simulation, failures are identified by varying the RMS value of the velocity signal system, and quantification of failure made from the minimization of the norm the error between the data measured and robust observer. A gear reducer is designed to validate the method, the model was constructed and identified the unknown parameters, with the use of state observers the degrees of freedom were estimated, and a database RMS values, without fail, was developed to serve as a basis for comparison. With the inclusion of damage to the system through the base values, it was possible to identify the damage and the use of robust observer to quantify and locate the damage in the system even in the presence of noise / Mestre

Orientador: Jose Mario Martinez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-07-24T02:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Birgin_ErnestoJulianGoldberg_D.pdf: 2665146 bytes, checksum: 6df0c6f9063d1f9674681fe6c064cb8d (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed / Doutorado / Doutor em Matemática Aplicada