An Adaptive Reconfigurable Manufacturing System for maintenance of structural parts and functionality of the autonomous vehicle with IEC61499 standard is proposed. Using the ABB RobotStudio, the functionalities of the IRC5 is programmed with PC interface. nxtStudio from nxt Control company is used as development and runtime function block control system which is been deployed into EV3 Lego (Autonomous vehicle). This FB will generate the control signal which in turn initiates the functionalities of the ABB IRC5. This control signal is transferred through TCP /IP socket communication between Robotstudio and nxtStudio. This also includes the hardware implementation of the assigned task.

Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-12T13:56:40Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2456000 bytes, checksum: f9e0beb17c575d03cdd84ef493b49c4a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-12T13:56:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2456000 bytes, checksum: f9e0beb17c575d03cdd84ef493b49c4a (MD5) Previous issue date: 2014-12-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This thesis aims at the design of an Adaptive controller for the modeling and real-time control of a water pumping system through the simultaneous use of control valves and frequency converter is used for the drive of a pump motor set, aiming to reduce the consumption of water and electricity. We developed a prototype of the water pumping system composed of two branches, aiming to model and identify the motor-pump set Parametrically as well as design and implement adaptive auto adjustable Generalized Minimum variance controllers (GMV). The controller operates in the determination of engine speed and the aperture angle of the control valve. The methodology consisted of a theoretical and experimental study considering the branches operate so disengaged. A study was carried out in order to define the structure of the model for the experimental bench-numbers of Poles, zeros and delays. Once known and validated the model structure, was retrieved from the mathematical model trial countertop representative whose parameters are estimated in real time by the method of recursive least squares (RLS), on the basis of entries imposed on the frequency converter and valves, as well as extensions output whereas the system is engaged. Adaptive controllers (GMV) auto adjustable have been designed and implemented for the control of pressure in extensions using the calculation of control law the parameters identified every instant of sampling, considering them as two systems MIMO (multiple-input multipleoutput). The results are presented to the operating system as uncoupled and coupled, under the action of the controller designed for various reference values. / A presente tese tem como objetivo o projeto de um controlador adaptativo, para o modelamento e controle em tempo real de um sistema de bombeamento de água por meio do uso simultâneo de válvulas de controle e conversor de frequência utilizado no acionamento de um conjunto motor-bomba, visando reduzir o consumo de água e energia elétrica. Foi desenvolvido um protótipo do sistema de bombeamento de água composto de dois ramais, com o intuito de modelar e identificar parametricamente o conjunto motor-bomba assim como, projetar e implementar controladores adaptativos de Variância Mínima Generalizados (GMV) auto ajustáveis. O controlador atuou na determinação da velocidade de rotação do motor e no ângulo de abertura da válvula de controle. A metodologia consistiu em um estudo teórico e experimental considerando-se que os ramais operam de forma acoplada. Um estudo foi realizado objetivando-se definir a estrutura de modelo para a bancada experimental - números de polos, zeros e de atrasos. Uma vez conhecida e validada a estrutura de modelo, foi obtido o modelo matemático representativo da bancada experimental cujos parâmetros são estimados em tempo real pelo método dos mínimos quadrados recursivo (MQR), em função de entradas impostas ao conversor de frequência e nas válvulas, como também de saídas nos ramais considerando que o sistema é acoplado. Os controladores adaptativos (GMV) auto ajustáveis foram projetados e implementados visando o controle da pressão nos ramais, utilizando no cálculo da lei de controle os parâmetros identificados a cada instante de amostragem, considerando-os como dois sistemas MIMO (multiple-input multiple-output). Os resultados são apresentados para o sistema operando na forma desacoplada e acoplada, sob a ação do controlador projetado para vários valores de referência.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2036431 bytes, checksum: 88e5aa7eb3c25813fc9bdaac159e943a (MD5) Previous issue date: 2011-11-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research aims at developing adaptive decentralized and centralized controllers for two links of an electromechanical manipulator robot of five degrees of freedom (5 DOF). The manipulator robot is consisted of five rotational joints, four links and a claw. Five DC motors are used to drive the robot and the motion transmission of the motors for the joints is achieved by gear trains. The measurements of the angular positions of the joints are made by potentiometers. Models of the manipulator robots, which are coupled and nonlinear, are obtained by using Newton- Euler and Lagrange equations. In this research, the models of the links of the manipulator robot are obtained in real time for each sampling period. The parameters of the links, to be controlled, are identified by recursive least squares (RLS) method resulted from imposed excitation to the motors which activate the links and the responses obtained by means of the joints. These parameters are used in the designs of adaptive controllers for the positions control of the link joints in question. Experimental results are presented, as well as evaluation of the achieved performance by the controlled links of the robot. / O objetivo do presente trabalho é apresentar o projeto de controladores adaptativos descentralizados e centralizados para dois elos de um robô manipulador eletromecânico de cinco graus de liberdade (5 GDL). O robô manipulador é composto por cinco juntas rotacionais, por quatro elos e uma garra. Cinco motores de corrente contínua são utilizados para o acionamento do robô. A transmissão do movimento dos motores para as juntas é realizada através de trens de engrenagens. As medidas das posições angulares das juntas são realizadas por potenciômetros. Modelos de robôs manipuladores são obtidos usando equações de Newton Euler ou de Lagrange; e são acoplados e não lineares. Neste trabalho, os modelos dos elos do robô manipulador são obtidos em tempo real, para cada período de amostragem. Os parâmetros dos elos, a serem controlados, são identificados pelo método dos mínimos quadrados recursivo (MQR), em função de excitações impostas aos motores que acionam os elos e das respostas obtidas nas juntas e são usados nos projetos dos controladores adaptativos, para o controle das posições das juntas dos elos em análise. Finalizando, são apresentados resultados experimentais bem como a avaliação do desempenho obtido pelos elos controlados do robô.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 1731249 bytes, checksum: b526d4df9a40f0fe59df8d314c9314af (MD5) Previous issue date: 2009-10-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this thesis was to model and control in real time a planar manipulator robot with two degrees of freedom (2-DOF), comprising a rotational and a prismatic link. The rotational link is an aluminum U-channel activated by a motor-reducer DC. The prismatic link comprises a double-acting pneumatic cylinder and a pass-through rod fixed inside the U-channel and activated by a 5-way electropneumatic proportional valve with three positions. A 10 turn potentiometer senses the angular position of the rotational link, and a potentiometric ruler senses its linear position of the prismatic link. The mathematical model that represents the manipulator robot, whose parameters are estimated in real time by the recursive least squares (RLS) method, is obtained as a function of the inputs fed into the manipulator and its measured outputs, considering the coupling between the links, based on a structure predefined for this purpose. After modeling the system, self-adjustable adaptive controls of generalized minimum variance (GMV) are designed and implemented, which control the position of the manipulator robot according to trajectories specified for the two links. Lastly, the estimated and experimental responses of the system are presented and compared, considering its links operating in uncoupled and coupled mode under the action of the designed controls. / A presente tese tem como objetivo o modelamento e controle em tempo real de um robô manipulador de dois graus de liberdade planar, constituído de um elo rotacional e outro prismático. O elo rotacional é um perfil U em alumínio e tem como atuador um motor-redutor de corrente contínua. O elo prismático é composto por um cilindro pneumático de dupla ação e haste passante, fixado no interior do perfil U e tem como atuador uma válvula eletropneumática proporcional de cinco vias e três posições. O sensoriamento de posição angular do elo rotacional é realizado por meio de um potenciômetro de dez voltas, e o de posição linear do elo prismático é realizado através de uma régua potenciométrica. É obtido o modelo matemático representativo do robô manipulador cujos parâmetros são estimados em tempo real pelo método dos mínimos quadrados recursivo (MQR), em função de entradas impostas ao manipulador e das saídas obtidas considerando o acoplamento entre os elos, a partir de uma estrutura pré-definida para este fim. De posse do modelo do sistema, controladores adaptativos de variância mínima generalizado (GMV) auto-ajustáveis são projetados e implementados visando o controle de posição do robô manipulador, conforme trajetórias especificadas para ambos os elos. Resultados de simulações e experimentais dos modelos estimados e respostas do sistema, considerando seus elos operando de forma desacoplada e acoplada sob a ação dos controladores, são apresentados e comparados.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1708281 bytes, checksum: 415dd2aa16def4aa6286d61c1482fef0 (MD5) Previous issue date: 2010-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a design of adaptive controllers for cartesian electropneumatic manipulator robot with three degrees of freedom (3DOF) cartesian. The manipulator is basically composed of three valves and three electro-pneumatic cylinders. It use the estimator of the recursive least squares (RLS) to obtain the representative model of the links of the manipulator robot. The model is used in the design of adaptive controllers Dahlin Minimum Variance (DMV) with the criterion of Favier and Hassani for position control of links robot. The experimental results are presented, as well as evaluation of the achieved performance by the manipulator robot. / Este trabalho apresenta um projeto de controladores adaptativos para um robô manipulador eletropneumático de três graus de liberdade (3GDL) cartesiano. O robô manipulador é composto basicamente por três válvulas eletropneumáticas e três cilindros pneumáticos. É utilizado o estimador dos mínimos quadrados recursivos (MQR) para a obtenção do modelo representativo dos elos do robô manipulador. O modelo obtido é utilizado no projeto dos controladores adaptativos Dahlin Variância Mínima (DMV) com o critério de Favier e Hassani para o controle de posição dos elos do robô. Os resultados experimentais são apresentados, assim como a avaliação do desempenho obtido pelo robô manipulador.

Thesis (MTech (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2009 / More than 70% of the earth's surface is covered by water, only a small part of which is suitable for either human consumption or agricultural use. Due to pollution from agriculture, households and industry reaching rivers, lakes and seas it is Important for wastewater to be properly treated in order to remove harmful substances before it reaches the environment. Strict environmental and health regulations together with a demand for cost effective ways of wastewater treatment have made control technology in wastewater Treatment Plants an important priority. Dissolved oxygen (DO) is the amount of oxygen in the effluent and it plays a vital role of controlling VV\YTP. Oxygen dissolves in water through mixing water surface with the atmosphere, The dissolved oxygen concentration in the aerobic part of an activated sludge process should be sufficiently high to supply enough oxygen to the microorganisms in the sludge. an excessive high DO leads to high energy consumption and may also deteriorate the sludge quality, A high DO concentration in the internally recirculated water also makes the denitrification less efficient Hence, both for economical and process reasons, it is of interest to control the DO. The used controllers are normally linear controllers, proportional integral (PI) or proportional integral derivative (PID) ones. The work of these controllers leads to bad system performance, because, the process of dissolving oxygen into the wastewater is a nonlinear process and requires nonlinear control. The aim of the research project is to develop methods for design of linear and nonlinear controllers of the concentration of the DO in the aeration tank of the WWTP and to implement the designed controllers in the frameworks of PLC. The nonlinear linearizing controller based on a reference model and Lyapunov second method is designed. Additionally a linear controller is developed in a form of PI controller based on pole placement method to improve, the performance of the closed loop system. The resultant controller is to be on a PLC as a part of Adroit SCADA system. The developed programmes are used to control the wastewater treatment process in laboratory scale plant and can be applied as a part of SCADA software for control of the wastewater treatment plants.

Thesis (MTech (Electrical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2009. / This project was started as a result of strict environmental and health regulations together with a demand for cost effective operation of wastewater treatment plants (WNTPs). The main aim of this project is how to keep effluent concentration below a prescribed limit at the lowest possible cost Due to large fluctuations in the quality and quantity of the influent concentrations, traditional control methods are not adequate to achieve this aim The major drawback with these methods is that the disturbances affect the process before the controller has time to correct the error (Olsson and Newell, 1999: 454). This problem IS addressed through the use of modern control systems Modern control systems are model based predictive algorithms arranged as feed-forward controllers (Olsson and Newell, 1999: 454) Normally a controller is equipped with a constant set point; the goal In this project IS to calculate an optimal DO trajectory that may be sampled to provide a varying optimal set-point for the Activated Sludge Process. In this project an optimal control problem is formulated usmq 00 concentration as a control variable This requires a model of the process to be controlled, a mathematical expressions of the limitations on the process input and output variables and finally the objective functional which consists of the objectives of the control. The structures of the Benchmark plant (developed within the COST 682 working group) and the Athlone WWTPs are used to implement this optimal control strategy in MATLAB, The plant's full models are developed based on the mass balance principle incorporating the activated sludge biological models. ASM1, ASM2 ASM2d and ASM3 (developed by the IWA. working groups) To be able to develop a method that may later on be used ~or online control. the full models are reduced based on the technique in Lukasse (1996) To ensure that the reduced models keep the same prediction capabilities as the full models paran-eters of the reduced models are calculated based on the Least Squares principle. The formulated optimal control problem IS solved based on the decomposition-coordination method that involves time decomposition 111 a two layer structure, MATLAB software is developed to solve the problems for parameter estimation full and reduced model simulation and optimal control calculation for the considered different cases of plant structures and biological models, The obtained optimal DO trajectories produced the effluent state trajectories within prescribed requirements. These DO trajectories may be implemented in different SCADA systems to be tracked as set points or desired trajectories by different types of controllers.

Sistemas pneumáticos se tornaram cada vez mais presentes em vários segmentos do mercado e são amplamente utilizados na indústria, principalmente devido à sua facilidade de manutenção, baixo custo, segurança e aplicabilidade em diversos processos. O desenvolvimento contínuo da tecnologia conduziu a um aumento nas pesquisas relacionadas ao controle de sistemas de servoposicionamento pneumático, resultando em algoritmos que têm avançado na direção da disponibilização de controle mais preciso destes sistemas. O presente trabalho se propõe ao desenvolvimento de um manipulador tipo SCARA composto por dois atuadores rotativos e um prismático, todos pneumáticos. Estes dispositivos apresentam grandes não linearidades, que dificultam seu controle. Assim, visa-se no presente trabalho o desenvolvimento de um controlador baseado em um modelo que possa superar as principais dificuldades relacionadas a essas não linearidades, como o comportamento não linear da relação pressão-vazão na servoválvula, a dinâmica dos gases na aleta e as forças de atrito O principal objetivo dessa tese é propor uma estratégia de controle baseada na Lei do Torque Computado Adaptativo com compensação explícita do atrito que contemple as peculiaridades dinâmicas estruturais deste tipo de sistema com aplicação de controle de trajetória. O modelo matemático para o atuador pneumático rotativo proposto no âmbito do presente trabalho e utilizado na síntese desse controlador foi avaliado por meio de resultados de simulações e experimentos executados em um protótipo projetado e construído também no escopo do presente trabalho. Os resultados da aplicação do controlador proposto, operando em regime de seguimento de trajetórias contínuas indicam que a estratégia de controle do Torque Computado Adaptativo, em conjunto com o esquema de compensação explícita do atrito, leva o sistema a uma redução dos erros de seguimento de trajetória em posição quando comparado com as técnicas do Torque Computado com parâmetros fixos, Torque Computado com parâmetros fixos com compensação explícita do atrito e Torque Computado Adaptativo sem a compensação explícita do atrito. / Pneumatic systems become increasingly present in different segments of the market and are widely used in industry, mainly due to their ease of maintenance, low cost, safety and applicability in various processes. The continued development of technology resulted in an increase in the research related to the control of pneumatic servo drive positioning systems, resulting in algorithms that have advanced in the direction of the availability of more precise control of these systems. This study has the purpose of to develop a type pneumatic driven SCARA manipulator that consists of a prismatic and two rotary actuators. These devices present highly nonlinear, which harder their control. Thus, the target of this work is to develop a controller based on a model that can overcome the main difficulties related to these nonlinearities, such as the nonlinear behavior of the pressure-flow ratio in the servo valve, the gas dynamics in the fin and friction. The main objective of this thesis is to propose a control strategy based on the Adaptive Computed Torque Law with explicit compensation of the friction that contemplates the structural dynamic peculiarities of this type of system with application of trajectory control The mathematical model for the rotary pneumatic actuator proposed in the present work and used in the synthesis of this controller was evaluated through simulations results and experiments executed in a prototype designed and also built in the scope of the present work. The results of the application of the proposed controller, operating in continuous trajectories tracking regime, indicate that the Adaptive Computed Torque control strategy, together with the explicit friction compensation scheme, leads the system to a reduction of the following errors trajectory in position when compared to techniques as Computed Torque with fixed parameters, Torque Computed with explicit friction compensation and Computed Torque Adaptive without explicit friction compensation.

In this work we address the problem of friction compensation in a pneumatic control valve. It is proposed a nonlinear control law that uses algebraic estimators in its structure, in order to adapt the controller to the aging of the valve. For that purpose we estimate parameters related to the valve\'s Karnopp model, necessary to friction compensation, online. The estimators and the controller are validated through simulations. / Nessa pesquisa, estudamos o problema de compensação de atrito em válvulas pneumáticas. É proposta uma lei de controle não linear que tem estimadores algébricos em sua estrutura, para adaptar o controlador ao envelhecimento da válvula. Para isso, estimam-se os valores de parâmetros relacionados ao modelo de Karnopp da válvula, necessários à compensação do atrito, de maneira online. Os estimadores e o controlador são validados através de simulações.

Orientador: Jose Maria Campos dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T19:56:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_RonaldoFernandes_M.pdf: 5604429 bytes, checksum: 3e2d42b8a7421a42a727f76195057b6e (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho foi estudado o controle ativo de ruído em dutos usando técnicas de filtragem adaptativa. Foi utilizado o método de controle adaptativo do Mínimo Erro Médio Quadrático (Least Mean Square - LMS) normalizado com sinal de referência filtrado, NFXLMS. Três geometrias de dutos montados em uma bancada experimental para os casos de controle monocanal, multierro e multiexcitação foram verificados. Os sinais de perturbação investigados foram: tonal (seno), aleatório e uma com composição de duas senoidais no caso multiexcitação. Avaliações das impedâncias analíticas e experimentais foram verificadas no estudo de uma configuração do duto para o caso de controle monocanal. Simulações e experimentos foram realizados para diversas geometrias de dutos e diferentes tipos de excitação. Parâmetros do algoritmo, como o número de pesos do filtro adaptativo, faixa de frequência de perturbação, fator de convergência do algoritmo e freqüência de amostragem foram investigados nos casos tratados. Os resultados encontrados nos experimentos realizados para o controlador monocanal e multierro confirmaram as avaliações efetuadas nas simulações. Para o caso multiexcitação, limitações da placa de processamento de sinal não permitiram a obtenção de resultados conclusivos / Abstract: In this work was investigated the active control of noise in ducts using the techniques of adaptive filtering. The normalized, filtered reference Least Mean Square algorithm control method - NXLMS was used. Three shapes of duct system in a supported experimental test rig for the cases of control mono-channel, multi-error, and multi-input were verified. The investigated disturbance signals were: tonal (sine), random, and a composition of two sinusoids for the case of multi-input. Evaluations of analytical and experimental impedances were verified in a configuration study of mono-channel duct contraI case. Simulations and experiments were accomplished for several duct shapes and different types of excitations. AIgorithm parameters, such as the weight number of adaptive filter, the disturbance frequency range, the convergence factor of the algorithm, and the sampling frequency were investigated in the treated cases. The experimental results obtained for the mono-channel and multi-error controller confirm the evaluations obtained in the simulations. For the multi-input case, limitations of the DSP board didn't allow to obtain conclusive results / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica