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Este trabalho apresenta o desenvolvimento, implementação e análise de técnicas de controle H 'INFINITO' não lineares para robôs manipuladores subatuados, sujeitos a incertezas paramétricas e distúrbios externos. Na primeira parte, duas abordagens são consideradas para robôs manipuladores individuais subatuados. A primeira abordagem consiste em representar robôs manipuladores como um sistema não linear na forma quase-linear com parâmetros variantes e utilizar técnicas de controle H 'INFINITO' para sistemas lineares a parâmetros variantes baseadas em desigualdades matriciais lineares. Na segunda abordagem, uma solução explícita do problema de controle H 'INFINITO' não linear para robôs manipuladores é encontrada via teoria dos jogos diferenciais. Com este mesmo procedimento, implementam-se também os controles misto H'IND.2'/H 'INFINITO' não linear, adaptativo H 'INFINITO' não linear e adaptativo H 'INFINITO' não linear com redes neurais para robôs manipuladores. Também é desenvolvido um sistema tolerante a falhas para robôs manipuladores baseado em sistemas Markovianos e em controladores Markovianos H'IND.2', H 'INFINITO' e H'IND.2'/ H 'INFINITO'. Na segunda parte, o modelo dinâmico de robôs manipuladores cooperativos subatuados é representado na forma de espaço de estados, possibilitando a aplicação dos controladores H 'INFINITO' não lineares para controle de posição, juntamente com controle das forças de esmagamento, de um objeto. / This work presents the development, implementation and analysis of nonlinear H‡ control techniques applied to underactuated manipulators, under parametric uncertainties and external disturbances. At the first part, two approaches are considered for underactuated individual manipulators. The first approach consists in representing manipulators as nonlinear systems in the quasi-linear parameter varying form and in controlling them via H‡ control for linear parameter varying systems based on linear matrix inequalities. At the second approach, an explicit solution to the nonlinear H‡ control problem for manipulators is found via differential game theory. With this procedure, it is also implemented the nonlinear mixed H2/H‡, nonlinear adaptive H‡, and nonlinear adaptive H‡ with neural networks controls. Also is developed a fault tolerant system for manipulators based on Markovian systems and Markovian H2, H‡, and H2/H‡ controls. At the second part, the dynamic model of underactuated cooperative manipulators is represented in the state space form in order to apply the nonlinear H‡ controls to position control, plus the squeeze force control, of an object.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento, implementação e análise de técnicas de controle H 'INFINITO' não lineares para robôs manipuladores subatuados, sujeitos a incertezas paramétricas e distúrbios externos. Na primeira parte, duas abordagens são consideradas para robôs manipuladores individuais subatuados. A primeira abordagem consiste em representar robôs manipuladores como um sistema não linear na forma quase-linear com parâmetros variantes e utilizar técnicas de controle H 'INFINITO' para sistemas lineares a parâmetros variantes baseadas em desigualdades matriciais lineares. Na segunda abordagem, uma solução explícita do problema de controle H 'INFINITO' não linear para robôs manipuladores é encontrada via teoria dos jogos diferenciais. Com este mesmo procedimento, implementam-se também os controles misto H'IND.2'/H 'INFINITO' não linear, adaptativo H 'INFINITO' não linear e adaptativo H 'INFINITO' não linear com redes neurais para robôs manipuladores. Também é desenvolvido um sistema tolerante a falhas para robôs manipuladores baseado em sistemas Markovianos e em controladores Markovianos H'IND.2', H 'INFINITO' e H'IND.2'/ H 'INFINITO'. Na segunda parte, o modelo dinâmico de robôs manipuladores cooperativos subatuados é representado na forma de espaço de estados, possibilitando a aplicação dos controladores H 'INFINITO' não lineares para controle de posição, juntamente com controle das forças de esmagamento, de um objeto. / This work presents the development, implementation and analysis of nonlinear H‡ control techniques applied to underactuated manipulators, under parametric uncertainties and external disturbances. At the first part, two approaches are considered for underactuated individual manipulators. The first approach consists in representing manipulators as nonlinear systems in the quasi-linear parameter varying form and in controlling them via H‡ control for linear parameter varying systems based on linear matrix inequalities. At the second approach, an explicit solution to the nonlinear H‡ control problem for manipulators is found via differential game theory. With this procedure, it is also implemented the nonlinear mixed H2/H‡, nonlinear adaptive H‡, and nonlinear adaptive H‡ with neural networks controls. Also is developed a fault tolerant system for manipulators based on Markovian systems and Markovian H2, H‡, and H2/H‡ controls. At the second part, the dynamic model of underactuated cooperative manipulators is represented in the state space form in order to apply the nonlinear H‡ controls to position control, plus the squeeze force control, of an object.

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Os ésteres de ftalato (PAEs) são compostos produzidos em grandes quantidades, amplamente utilizados industrialmente como agentes plastificantes. Seus resíduos são lixiviados pela água tornando-se poluentes orgânicos persistentes (POPs) no meio ambiente aquoso, além de apresentar características de interferência endócrina. O dietil ftalato (DEP) é frequentemente encontrado nas amostras ambientais, pois possui elevada solubilidade na água e pode ser gerado durante a degradação de outros PAEs. Assim, este trabalho teve como objetivo a degradação do dietil ftalato em meio aquoso por método eletroquímico utilizando um ânodo dimensionalmente estável (ADE) comercial representado como Ti/Ru0,3Ti0,7O2 em uma célula do tipo filtro-prensa. As eletrólises foram de 120 minutos contendo uma concentração inicial de 100,3 mg L-1 de DEP, pH inicial igual a 3, a temperatura em 25 °C e vazão em 250 mL min-1. Os experimentos foram feitos utilizando planejamento fatorial do tipo 32 com duas réplicas no ponto central, apresentando como variáveis independentes a densidade de corrente (10, 25 e 40 mA cm-2) e o logaritmo em base 10 da forca iônica do eletrólito suporte, NaCl e Na2SO4 (µ = 0,05, 0,15 e 0,5 mol L-1), com o intuito de estudar o efeito da densidade de corrente, concentração e natureza do eletrólito para determinar a melhor condição de degradação do dietil ftalato. O monitoramento da concentração do DEP foi feito com cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a mineralização foi acompanhada pelas análises de carbono orgânico total (COT). Foram obtidas maiores porcentagens de remoção e mineralização com uso das maiores densidades de corrente e na presença de altas concentrações de NaCl em comparação com Na2SO4. Dessa maneira, se obteve remoção de 63,2 % e mineralização de 63,9 % em solução 0,5 mol L-1 NaCl e densidade de corrente de 40 mA cm-2, enquanto que para Na2SO4 (µ = 0,5 mol L-1) e 40 mA cm-2 foi removido 51,3 % e mineralizado 53,0 % de DEP. O mecanismo de degradação de DEP foi determinado em meio de NaCl e Na2SO4, através de CLAE-MS nas condições citadas anteriormente, identificando-se os íons moleculares de m/z 149 e 177 em ambos eletrólitos, correspondentes ao anidrido ftálico protonado e ao aduto do anidrido ftálico com C(2)H(5)(+) respectivamente, íons característicos da fragmentação do DEP, além do íon m/z 239 em Na2SO4 correspondente ao dietil 3-hidroxiftalato. A degradação do DEP acontece através da cadeia alifática. / Phthalate esters (PAEs) are compounds produced in large amounts industrially widely used as plasticizers. Their waste are leached by water becoming persistent organic pollutants (POPs) in the aqueous environment, besides having endocrine disrupting characteristics. Diethyl phthalate (DEP) is frequently found in environmental samples, it has high solubility in water and can be generated during the degradation of other PAEs. This work studied the degradation of diethyl phthalate in aqueous media by electrochemical method using a commercial dimensionally stable anode (ADE) represented as Ti/Ru0,3Ti0,7O2 in a filter-press flow cell. The electrolysis were carried out during 120 minutes containing an initial concentration of 100.3 mg L-1 DEP, initial pH = 3, temperature at 25 °C and flow rate of 250 ml min-1. The experiments were performed using factorial design 32 with two replicas at the midpoint, with as independent variables the current density (10, 25 and 40 mA cm-2) and the logarithm base 10 of the ionic strength of the electrolyte, NaCl and Na2SO4 (µ = 0.05, 0.15 and 0.5 mol L-1), in order to study the effect of current density, concentration and nature of the electrolyte to determine the best diethyl phthalate degradation condition. The monitoring of DEP concentration was made by high-performance liquid chromatography (HPLC) and the mineralization was accompanied by total organic carbon (TOC) analysis. They obtained higher percentages of removal and mineralization with the use of higher current densities and in the presence of high concentrations of NaCl in comparison with Na2SO4. Thus, there was obtained the removal of 63.2 % and 63.9 % mineralization in 0.5 mol L-1 NaCl and current density of 40 mA cm-2, whereas for Na2SO4 (µ = 0.5 mol L-1) and 40 mA cm-2 was removed 51.3 % and 53.0% mineralized DEP. The DEP degradation mechanism was determined in NaCl and Na2SO4, by HPLC-MS under the conditions mentioned above, identifying the molecular ion of m/z 149 and 177 on both electrolytes, corresponding to protonated phthalic anhydride and an adduct of phthalic anhydride with C(2)H(5)(+), respectively, characteristic ions of DEP fragmentation, besides the ion m/z 239 over Na2SO4 corresponding to diethyl 3-hydroxyphthalate. The DEP degradation takes place through the aliphatic chain.

Os ésteres de ftalato (PAEs) são compostos produzidos em grandes quantidades, amplamente utilizados industrialmente como agentes plastificantes. Seus resíduos são lixiviados pela água tornando-se poluentes orgânicos persistentes (POPs) no meio ambiente aquoso, além de apresentar características de interferência endócrina. O dietil ftalato (DEP) é frequentemente encontrado nas amostras ambientais, pois possui elevada solubilidade na água e pode ser gerado durante a degradação de outros PAEs. Assim, este trabalho teve como objetivo a degradação do dietil ftalato em meio aquoso por método eletroquímico utilizando um ânodo dimensionalmente estável (ADE) comercial representado como Ti/Ru0,3Ti0,7O2 em uma célula do tipo filtro-prensa. As eletrólises foram de 120 minutos contendo uma concentração inicial de 100,3 mg L-1 de DEP, pH inicial igual a 3, a temperatura em 25 °C e vazão em 250 mL min-1. Os experimentos foram feitos utilizando planejamento fatorial do tipo 32 com duas réplicas no ponto central, apresentando como variáveis independentes a densidade de corrente (10, 25 e 40 mA cm-2) e o logaritmo em base 10 da forca iônica do eletrólito suporte, NaCl e Na2SO4 (µ = 0,05, 0,15 e 0,5 mol L-1), com o intuito de estudar o efeito da densidade de corrente, concentração e natureza do eletrólito para determinar a melhor condição de degradação do dietil ftalato. O monitoramento da concentração do DEP foi feito com cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e a mineralização foi acompanhada pelas análises de carbono orgânico total (COT). Foram obtidas maiores porcentagens de remoção e mineralização com uso das maiores densidades de corrente e na presença de altas concentrações de NaCl em comparação com Na2SO4. Dessa maneira, se obteve remoção de 63,2 % e mineralização de 63,9 % em solução 0,5 mol L-1 NaCl e densidade de corrente de 40 mA cm-2, enquanto que para Na2SO4 (µ = 0,5 mol L-1) e 40 mA cm-2 foi removido 51,3 % e mineralizado 53,0 % de DEP. O mecanismo de degradação de DEP foi determinado em meio de NaCl e Na2SO4, através de CLAE-MS nas condições citadas anteriormente, identificando-se os íons moleculares de m/z 149 e 177 em ambos eletrólitos, correspondentes ao anidrido ftálico protonado e ao aduto do anidrido ftálico com C(2)H(5)(+) respectivamente, íons característicos da fragmentação do DEP, além do íon m/z 239 em Na2SO4 correspondente ao dietil 3-hidroxiftalato. A degradação do DEP acontece através da cadeia alifática. / Phthalate esters (PAEs) are compounds produced in large amounts industrially widely used as plasticizers. Their waste are leached by water becoming persistent organic pollutants (POPs) in the aqueous environment, besides having endocrine disrupting characteristics. Diethyl phthalate (DEP) is frequently found in environmental samples, it has high solubility in water and can be generated during the degradation of other PAEs. This work studied the degradation of diethyl phthalate in aqueous media by electrochemical method using a commercial dimensionally stable anode (ADE) represented as Ti/Ru0,3Ti0,7O2 in a filter-press flow cell. The electrolysis were carried out during 120 minutes containing an initial concentration of 100.3 mg L-1 DEP, initial pH = 3, temperature at 25 °C and flow rate of 250 ml min-1. The experiments were performed using factorial design 32 with two replicas at the midpoint, with as independent variables the current density (10, 25 and 40 mA cm-2) and the logarithm base 10 of the ionic strength of the electrolyte, NaCl and Na2SO4 (µ = 0.05, 0.15 and 0.5 mol L-1), in order to study the effect of current density, concentration and nature of the electrolyte to determine the best diethyl phthalate degradation condition. The monitoring of DEP concentration was made by high-performance liquid chromatography (HPLC) and the mineralization was accompanied by total organic carbon (TOC) analysis. They obtained higher percentages of removal and mineralization with the use of higher current densities and in the presence of high concentrations of NaCl in comparison with Na2SO4. Thus, there was obtained the removal of 63.2 % and 63.9 % mineralization in 0.5 mol L-1 NaCl and current density of 40 mA cm-2, whereas for Na2SO4 (µ = 0.5 mol L-1) and 40 mA cm-2 was removed 51.3 % and 53.0% mineralized DEP. The DEP degradation mechanism was determined in NaCl and Na2SO4, by HPLC-MS under the conditions mentioned above, identifying the molecular ion of m/z 149 and 177 on both electrolytes, corresponding to protonated phthalic anhydride and an adduct of phthalic anhydride with C(2)H(5)(+), respectively, characteristic ions of DEP fragmentation, besides the ion m/z 239 over Na2SO4 corresponding to diethyl 3-hydroxyphthalate. The DEP degradation takes place through the aliphatic chain.