Este trabalho propõe uma nova metodologia de projeto de controladores para o amortecimento de oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de potência. Considerando a necessidade de se aumentar a robustez dos estabilizadores clássicos frente a variações nas condições de operação, este estudo analisou uma série de requisitos práticos a serem atendidos pelos novos controladores de amortecimento e desenvolveu a metodologia proposta, de tal forma que os controladores projetados pudessem satisfazer a todos os requisitos analisados. Foram tratadas questões relativas à estrutura de controle (realimentação dinâmica descentralizada de saída), à robustez de estabilidade e desempenho (através da modelagem politópica e dos critérios de posicionamento regional de pólos) e da não atuação dos controladores em regime permanente (com a inclusão de filtros washout na modelagem). A principal vantagem desta metodologia proposta é a possibilidade de se garantir formalmente um desempenho robusto dos controladores, dentro de uma região pré-especificada de pontos de operação. Os resultados, obtidos através de simulações não lineares da resposta (para uma série de perturbações) dos sistemas escolhidos para teste, em diversas condições de operação, mostram que os controladores obtidos com a aplicação desta metodologia são capazes de manter seu desempenho frente às variações consideradas. Além disso, a obtenção de resultados satisfatórios com a aplicação desta metodologia a um sistema com 45 variáveis de estado indica boas perspectivas para a utilização conjunta da mesma com técnicas de redução do modelo de estados, para o projeto de controladores de amortecimento em sistemas reais de grande porte. / This research proposes a new methodology for the design of controllers to damp low frequency electromechanical oscillations in power systems. Considering the need to improve the robustness of the classical stabilizers, with respect to variations in the operating conditions, this study has analyzed a series of practical requirements to be met by the new damping controllers and developed the proposed methodology, so the designed controllers could satisfy all the analyzed equirements. Questions regarding the controller structure (decentralized dynamic output feedback), the robustness of stability and performance (through the polytopic modelling and the regional pole placement criteria) and the non influence of the controllers over the steady state behavior of the system (with the inclusion of washout filters in the model) were treated. The main advantage of the proposed methodology is the possibility to ensure, formally, the performance robustness of the controllers, within a previously specified region of operating points. The results, obtained through the eigenanalysis of the closed loop system and the nonlinear simulations of the system responses to a series of disturbances, in various operating conditions, show that the controllers provided by this new methodology are capable of maintaining their performance, despite the considered variations. Moreover, the satisfactory results obtained with the application of this methodology to a system with 45 state variables indicates good perspectives for the joint utilization of the methodology and model order reduction techniques, for the design of damping controllers for real-sized systems.

O presente trabalho propõe, como inovação, o limite superior para a energia da saída do sistema em malha fechada como índice de desempenho a ser usado no projeto de controladores robustos para amortecer oscilações eletromecânicas de baixa freqüência em sistemas de potência. A saída do sistema em malha fechada é especificada de forma que a energia da saída corresponda ao valor acumulado do desvio da energia cinética do sistema. O índice de desempenho proposto mostrou-se adequado ao problema de oscilações eletromecânicas. Tal índice de desempenho é utilizado na formulação de uma metodologia sistemática de projeto. O problema de controle é estruturado na forma de desigualdades matriciais lineares, permitindo a obtenção de uma solução numérica para o problema. A obtenção da solução do problema de controle proposto (energia da saída como índice de desempenho) exige menos dispêndio computacional, quando comparado com o tradicional fator de amortecimento mínimo na forma de posicionamento regional de pólos. Tal característica pode ser significativa para o tempo computacional requerido pelo projeto de controladores envolvendo modelos sistemas de potência de ordem elevada. O projeto de controladores de amortecimento robustos, baseados em modelos multimáquinas que dispensem a hipótese de existência de um barramento infinito, constitui a segunda parte da pesquisa proposta. Os problemas inerentes à hipótese do barramento infinito são resolvidos pelo uso de duas abordagens que não adotam tal hipótese. A primeira abordagem adotada refere-se ao uso de um modelo multimáquinas com o ângulo de uma das máquinas do sistema como referência angular. A segunda alternativa proposta é a incorporação do sistema primário de controle de velocidade no modelo multimáquinas referente à primeira alternativa. Além de resolver o problema referente ao uso do barramento infinito, o presente trabalho também propõe análises da influência da hipótese de tal barramento no projeto de controladores de amortecimento. A influência da hipótese do barramento infinito no projeto dos controladores é delineada por meio dos fundamentos expostos e dos resultados obtidos com as diferentes alternativas utilizadas / The present work proposes, as innovation, an upper bound for the output energy of the closed loop system to be used as a performance index in the design of robust controllers to damp low-frequency electromechanical oscillations in electric power systems. The output of the closed loop system is specified so that the output energy corresponds to the accumulated value of the kinetic energy deviation of the closed loop system. The performance index used in the procedure has shown to be suitable to the oscillation problem. The proposed performance index is used in the formulation of a systematic design methodology. The control problem is structured in the form of linear matrix inequalities, allowing a numerical solution to the control problem. The adopted performance index is less costly in terms of computational effort when compared with the traditional minimum damping ratio (performance index usually accepted in power system as small signal stability margin) via regional pole placement in the LMI formulation. This characteristic may be significant to the computational time required for the controller design involving large power system models. The robust damping controller design, based on multimachine models without the infinite-bus assumption, constitutes the second part of this research proposal. The problems inherent to the infinte-bus assumption are solved by means of two approaches which do not use such assumption. The first proposed approach refers to the use of a multimachine model adopting one machine angle of the system as angular reference. The second adopted approach is the incorporation of the primary speed control in the multimachine model regarding to the first approach. Besides solving the problem regarding to the use of infinite-bus assumption, the present work also proposes analyses of such assumption influence in the design of damping controllers. The influence of such assumption, in the design of the controllers, is outlined by means of exposed fundamentals and results obtained with the proposed approaches

Essa pesquisa se propõe a investigar o uso de Inclusões Diferenciais Lineares Limitadas por Norma (IDLNs) para projeto de controladores de amortecimento de tipo PSS (Power System Stabilizer) para sistemas elétricos com a presença de geração distribuída. Uma vez definida de maneira adequada, uma IDLN pode ser capaz de englobar um conjunto de trajetórias do modelo não-linear do sistema em estudo. Assim, é possível garantir certas propriedades (estabilidade assintótica, por exemplo) para as trajetórias da IDLN e, consequentemente, as mesmas propriedades terão validade para as trajetórias do modelo não-linear. Inicialmente propõe-se um procedimento para cálculo dos parâmetros do modelo de IDLN proposto de forma que ela seja capaz de agregar um conjunto de dinâmicas de interesse do sistema. Tal procedimento divide-se, basicamente, em duas etapas. Na primeira etapa, o objetivo é englobar um conjunto de trajetórias do modelo não-linear do sistema numa Inclusão Diferencial Linear Politópica (IDLP). Já na segunda etapa, os parâmetros da IDLN são calculados a partir da solução um problema na forma de LMIs (Linear Matrix Inequalities) que utiliza informações da IDLP obtida anteriormente. Em seguida, essa pesquisa propõe um procedimento sistemático na forma de LMIs para projeto de controladores de amortecimento de tipo PSS para sistemas de geração distribuída usando-se os modelos de IDLNs propostos. Restrições na forma de desigualdades matriciais são incluídas ao problema de controle para garantir um desempenho mínimo a ser atingido pelo controlador. Como resultado, a formulação do problema de controle é descrita por um conjunto de BMIs (Bilinear Matrix Inequalities). Entretanto, através de um procedimento de separação pode-se tratar o problema em duas etapas, ambas envolvendo a solução de um conjunto de LMIs. Uma planta de co-geração instalada numa rede de distribuição composta por um alimentador e 6 barras é utilizada como sistema teste. / This work proposes an investigation about the use of Norm-bounded Linear Differential Inclusions (NLDIs) for the design of PSS-type damping controllers for electrical systems with the presence of distributed generation. When the NLDI is properly defined, it is possible to guarantee certain properties (for example, asymptotic stability) to the trajectories of the NLDI and, consequently, the trajectories of the nonlinear model have these same properties. Initially, this research proposes a procedure to calculate the NLDI parameters in such way it can be capable to aggregate a set of dynamics of interest. Such procedure is constituted by two steps. In the first step, the objective is to aggregate some trajectories of the nonlinear model to a Politopic Linear Differential Inclusion (PLDI). In the second step, the NLDI parameters are calculated by solving a problem in the form of LMIs (Linear Matrix Inequalities) that uses the IDLP previously obtained. After that, this research proposes a systematic method based on LMIs for the design of PSS-type damping controllers for distributed generation systems. Such method uses the proposed NLDI models. Constraints in the form of LMIs are included to the control problem formulation in order to guarantee a desirable performance to the controller. As a result, the control problem formulation is structured by a set of BMIs (Bilinear Matrix Inequalities). However, it is possible to deal with such problem in two steps,both involving the solution of a set of LMIs. A cogeneration plant added to a distribution network constituted by a feeder and six buses is adopted as test system.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta o estudo, desenvolvimento e aplicação de novas técnicas de controle aos sistemas de geração de energia fotovoltaica, conectados à rede elétrica monofásica, visando a melhoria da eficiência destes sistemas em relação aos métodos de controle tipicamente utilizados. O trabalho é dividido em duas partes principais, as quais estão relacionadas ao rastreamento do ponto de máxima potência (Maximum Power Point Tracking – MPPT) e, depois, ao controlador interno dos conversores boost-quadrático – lado dos painéis fotovoltaicos – assim como aos controladores do inversor de tensão, no lado da rede elétrica monofásica. A primeira parte do trabalho consiste no desenvolvimento de um algoritmo de meta heurística para o MPPT, o qual é baseado no método do recozimento simulado (Simulated Annealing - SA) e tem como objetivo a determinação do ponto de máximo global, buscando soluções fora de uma vizinhança próxima, de modo a evitar o atracamento em máximos locais da curva de potência de saída do arranjo de painéis fotovoltaicos, melhorando, assim, o aproveitamento da energia em situações de sombreamento parcial. A segunda parte do trabalho apresenta o projeto de controladores baseados no modelo interno (Internal Model Control – IMC) com 1 grau de liberdade (1 Degree of Freedom – 1 DOF) aplicados, primeiramente, ao conversor CC-CC Boost Quadrático, utilizado para o MPPT, e, posteriormente, a um inversor de tensão com filtro LCL, conectado à rede elétrica monofásica, operando no modo de injeção de corrente. É apresentada a modelagem matemática de ambos os conversores e analisada a compensação da realimentação interna ao sistema do inversor de tensão, correspondente ao desacoplamento da tensão da rede, através da estratégia de alimentação à frente (Feedforward). Visando-se uma base de comparação, para a análise de desempenho do conversor IMC – 1DOF, também é aplicado ao sistema de injeção de corrente, o controlador Proporcional-Ressonante (P+Res). São apresentados resultados de simulação computacional e experimentais de ambos os 8 controladores, os quais permitem verificar o desempenho do sistema em situação de rede fraca e carga local não-linear. / This paper presents the study, development and application of new control techniques for photovoltaic power generation systems, connected to single-phase power grid in order to improve the efficiency of these systems in relation to control methods typically used. The work is divided into two main parts, which are related to tracking the maximum power point (Maximum Power Point Tracking - MPPT) and then the internal controller of boost quadratic converters - side of the photovoltaic panels - as well as the controllers the voltage inverter, the side of the single-phase mains. The first part of the work is the development of a heuristic goal algorithm for MPPT, which is based on the method of simulated annealing (Simulated Annealing - SA) and aims at determining the overall maximum point, seeking out solutions in a close vicinity, so as to prevent the docking local maxima in the curve of power output of the photovoltaic array, thereby improving the utilization of energy in partial shading situations. The second part presents the design of controllers based on internal model (Internal Model Control - IMC) with 1 degree of freedom (1 Degree of Freedom - 1 DOF) applied, first, the DC-DC Boost Quadratic converter, used for MPPT, and thereafter, a voltage inverter with LCL filter connected to the single phase power supply operating in current injection mode. A mathematical modeling of both converters and analyzed the compensation of internal feedback to the voltage inverter system corresponding to the disconnection of the mains voltage through the power strategy a head (feedforward). A basis of comparison for the performance analysis of IMC-1DOF converter is aiming at, is also applied to the current injection system, Proportional-Resonant Controller (P + Res). They are presented computer simulation and experimental results of both controllers, which allow you to check the system performance in low and non-linear local load network situation. / Tese (Doutorado)

Orientador: Falcondes José Mendes de Seixas / Resumo: O foco principal deste trabalho é a investigação de métodos de controle capazes de rejeitar perturbações, incertezas e influências degenerativas do atraso no problema referente ao controle vetorial por campo orientado do Motor de Indução Trifásico (MIT), através de um modelo matemático não linear deste. Dá-se ênfase à utilização do método de controle Proporcional-Integral em conjunto com o Controle com Estrutura Variável e Modos Deslizantes, sendo que este tem como principal característica a rejeição de perturbações e incertezas. São realizadas análises da robustez da estabilidade e também das influências que as incertezas e atrasos exercem sobre o comportamento dinâmico deste sistema. Para corroborar com as análises, são feitas simulações utilizando exemplos numéricos num sistema linear de ordem dois e aplicações no MIT através de um modelo matemático não linear. / Abstract: This work deals the investigation of control methods capable of rejecting perturbations, uncertainties and degenerative influence of input time-delay in the Three-phase Induction Motor (TIM) vector control problem, through a nonlinear mathematical model. The main focus is the use of the Proportional-Integral control method in conjunction with the Variable Structure Control with Sliding Mode, which has as main characteristic the rejection of perturbations and uncertainties. Analyzes are performed on the stability robustness and also on the influence that the uncertainties and input time-delay on the dynamic behavior of this system. In order to corroborate with the analyzes simulations are made using numerical examples of two-order linear system and applications in a non-linear mathematical model of a Three-phase Induction Motor. / Doutor

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-09T14:35:22Z No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-09T14:35:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-10-09T14:35:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T14:35:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FRATE_Marcelo-2017.pdf: 8466810 bytes, checksum: 9438c26c84ebe90cd741672c8c04d726 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Não recebi financiamento / Since the emergence of the Software-Defined Networking (SDN), and, more precisely, since the development of an open interface in 2008 called OpenFlow protocol, it is being observed that this new networking paradigm is deeply remodeling the IP-protocol- based networks. It means that new mechanisms of provision services are being possible, which ensures scalability and reduces costs. Although this new paradigm has been created to centralize the control logic, there is the possibility of decentralizing it through the parceling of control tasks between two or more controllers. In this scenario, the subdivision of administrative domain in smaller subdomains in order to have each of them being controlled by one single controller has been an alternative to ensure scalability in SDN. The OpenFlow protocol allows communication among switches and controllers to another controller. However, the protocol does not define how this communication between one controller to other should be done. It is mandatory, therefore, the development of protocol independent solutions able to distribute this logic inside the same administrative domain. New proposals have been arisen, but their applications either use equal controllers or demand the development of new controllers specifically designed. This master’s research aims to offer the fundamentals to the development of an architecture here so called Orch Flow, able to receive application demands and organize them in a way it provides requested services through an OpenFlow network designed with two or more different implementation controllers. The OrchFlow architecture that is being proposed accomplishes its task through handling multiple OpenFlow controllers hierarchically and providing network access through three distinct modes: Proactive, Reactive and Hybrid. / Desde o surgimento das Redes Definidas por Software e mais especificamente à partir de 2008 com o desenvolvimento de uma interface aberta, o protocolo OpenFlow, é possível observar que este novo paradigma de redes está revolucionando as redes baseadas no protocolo IP, possibilitando a criação de novos mecanismos de aprovisionamento de serviços, garantindo a escalabilidade e reduzindo custos. Embora este novo paradigma tenha sido criado para a centralização da lógica de controle, existe a possibilidade de descentralizá-la através da divisão das tarefas de controle entre dois ou mais controladores. Neste cenário, subdividir o domínio administrativo em subdomínios menores e fazer com que cada subdomínio seja controlado por um controlador tem sido uma alternativa para garantir escalabilidade em Software-Defined Networking (SDN). O protocolo OpenFlow permite a comunicação entre switches e controladores, entretanto ele não define como deve ser feita a comunicação de um controlador para outro controlador. Faz-se necessário, portanto, o desenvolvimento de soluções independentes do protocolo, capazes de distribuir essa lógica dentro de um mesmo domínio administrativo. Neste cenário, novas propostas vão surgindo, porém as aplicações desenvolvidas ou fazem uso de controladores iguais ou são criados novos controladores especificamente para essa finalidade. Esta pesquisa de mestrado tem como objetivo o desenvolvimento de uma arquitetura, aqui denominada de OrchFlow, capaz de receber solicitações de aplicações, orquestrando as requisições a fim de prover os serviços solicitados numa rede OpenFlow com dois ou mais controladores de implementações diferentes. A arquitetura OrchFlow, desenvolvida para esta pesquisa de mestrado, realiza essa tarefa através da orquestração de múltiplos controladores OpenFlow atuando de forma hierárquica, provendo o acesso à infraestrutura da rede através de três modos distintos: o Proativo, o Reativo e o Híbrido.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-03-25Bitstream added on 2014-06-13T19:26:16Z : No. of bitstreams: 1 buzachero_lfs_me_ilha.pdf: 810037 bytes, checksum: 87b0daa8f9193eb11af167f798712fc5 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho propõem-se novas técnicas para otimização da norma de controladores robustos de sistemas dinâmicos lineares sujeitos a falhas estruturais, utilizando realimentação dos estados. As técnicas de projeto utilizadas baseiam-se em LMIs (do inglês Linear Matrix Inequalities) formuladas com base na teoria de estabilidade segundo Lyapunov, utilizando o lema de Finsler e o lema projetivo recíproco. As LMIs utilizadas tiveram o acréscimo da restrição da taxa de decaimento, incluindo o parâmetro g nas LMIs, responsável por diminuir o tempo de duração do transitório dos sistemas realimentados. Foram realizadas comparações qualitativas e quantitativas entre os métodos de projeto com otimização da norma dos controladores, visando alternativas de controladores com menor norma e melhor desempenho que atendam às restrições do projeto. O trabalho se encerra com uma seção de conclusões e perspectivas futuras / This work proposes new techniques to optimize robust controllers norm of linear systems subject to structural failures, with states feedback. The design techniques used are based on LMIs (Linear Matrix Inequalities) formulated on the basis of Lyapunov’s stability theory, using Finsler’s lemma and reciprocal projection lemma. The LMIs have used the addition of the decay rate restriction, including a parameter g in the LMIs, responsible for decreasing the settling time of the feedback system. Qualitative and quantitative comparisons were made between methods of design and optimization of the robust controllers norm, seeking alternatives with small norm and better performance that meet the design constraints. The work ends with a section of conclusions and future prospects

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-30T13:11:31Z No. of bitstreams: 1 DissPWBJ.pdf: 4236598 bytes, checksum: c67ea4f748a05ba51123274cfad1b4ab (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T18:59:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPWBJ.pdf: 4236598 bytes, checksum: c67ea4f748a05ba51123274cfad1b4ab (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T18:59:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissPWBJ.pdf: 4236598 bytes, checksum: c67ea4f748a05ba51123274cfad1b4ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T18:59:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPWBJ.pdf: 4236598 bytes, checksum: c67ea4f748a05ba51123274cfad1b4ab (MD5) Previous issue date: 2016-03-07 / Não recebi financiamento / The virtualization of computing resources is becoming increasingly frequent for several purposes. An example is desktop virtualization, in which the user’s workstation is virtualized, executed in a data center, and delivered to users as a service. Users can access their virtual desktops over the network, from anywhere, anytime, using simplified clients as smartphones or tablets. Besides mobility, desktop virtualization brings significant reduction in management costs and administration of desktops. In the present work we propose a model that estimates the energy consumption of a desktop virtualization service. The proposed model aims to assist decision-making on the provision of resources and improving energy efficiency. The model takes into account energy consumption during all the lifecycle of a virtualized desktop since the instantiation. From the experiments, applying the model, it was concluded that for applications with low transmission rate of frames and commands, such as a web browser, it is better to instantiate an VD instead of running as a local desktop. It happens because the energy cost of running is amortized through the sharing of resources between the various connected users into the server, in addition to the low cost of transmission. The best energy efficiency has been obtained as a result of instantiating an VD on a datacenter (DC) with acessible through a local area network (LAN), in which the energy consumption per bit transmission is suffucuently low to compensate energy cost of VD migration between different DCs. / A virtualização de recursos computacionais está se tornando cada vez mais frequente para diversas finalidades. Um exemplo é a virtualização de desktops, em que a estação de trabalho do usuário é virtualizada e executada em um centro de dados, e são entregues aos seus usuários sob a forma de um serviço. Os usuários podem acessar seus desktops virtuais via Internet, de qualquer lugar e a qualquer hora, utilizando clientes simplificados como smartphones ou tablets. Além da mobilidade, a virtualização de desktops traz enorme redução nos custos de gerência e administração. Esta dissertação propõe um modelo que a permite estimar o custo energético de um serviço de virtualização de desktops. Esse modelo tem por finalidade auxiliar a tomada de decisões sobre o provisionamento de recursos, melhorando a eficiência energética. Para essa estimativa, são considerados os custos energéticos que compõem a entrega do desktop virtual, desde a instanciação até sua execução no centro de dados. A partir dos experimentos realizados, aplicando o modelo proposto, foi possível concluir que para aplicações com taxa de transmissão de quadros e comandos baixa ou regular, como um navegador web por exemplo, consome-se menos energia para executar um VD do que executar um desktop local. Isso acontece porque o custo energético de execução é amortizado por meio do compartilhamento de recursos entre os diversos usuários conectados ao mesmo servidor, além do baixo custo de transmissão. A melhor eficiência energética obtida foi resultado de instanciar um VD em um datacenter (DC) com acesso a rede local (LAN), em que o consumo energético de transmissão por bit é menor e tão pequeno que compensou no decorrer do tempo, inclusive, o custo energético da migração do VD entre diferentes DCs.

Submitted by Maria Suzana Diniz (msuzanad@hotmail.com) on 2015-11-12T13:26:59Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1771439 bytes, checksum: 5a0ce436783e1a04419dc8a73bf4c204 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-12T13:26:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1771439 bytes, checksum: 5a0ce436783e1a04419dc8a73bf4c204 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents the designs and results obtained through simulation and experimental testing of conventional controllers P, PI and PID implemented by personal computers applied to an electropneumatic servomechanism for control of force. The system consists of a double acting pneumatic cylinder, which is responsible for applying the force on a mechanical subsystem consisting of a spiral spring, representing the means of working. The proportional electropneumatic flow valve, being the element controlling the flow of compressed air to be released into the pneumatic air cylinder which results in controlled force application; a load cell converts the force applied by the cylinder onto the medium into an electrical signal. The control signal to be applied on the electropneumatic proportional flow valve comes from a signal input and output plate installed on the computer, which is controlled by an algorithm implemented in the computing environment LabVIEW®, wherein the mentioned controllers are inserted, the mathematical representative model of the servomechanism was obtained by applying the parametric identification technique Box-Jenkins (BJ) which results in a family of four models, one of which is chosen to represent the system. The adjustment of the controllers is done by using the critical gain method of Ziegler and Nichols so that the response from the system meets the performance specifications imposed on it. Simulated and experimental results of the system are presented under the inserted controllers, which are analyzed according to relevant theory to the study of conventional controllers; it appears then that the PID controller is best suited for use in its electropneumatic servomechanism. / Neste trabalho apresenta-se os projetos e resultados obtidos através de simulações e ensaios experimentais de controladores convencionais P, PI e PID implementado por computador pessoal aplicado em um servomecanismo eletropneumático para controle de força. O sistema é constituído por um cilindro pneumático de dupla ação, sendo este responsável pela aplicação da força sobre um subsistema mecânico constituído por uma mola helicoidal, representando o meio de trabalho. A válvula eletropneumática proporcional de vazão, sendo o elemento de controle da vazão de ar comprimido a ser liberada para o cilindro pneumático que resulta na aplicação da força controlada; uma célula de carga converte a força aplicada pelo cilindro sobre o meio em sinal elétrico. O sinal de controle a ser aplicado na válvula eletropneumática proporcional de vazão é proveniente de uma placa de entrada e saída de sinais instalada no computador, sendo esta comandada por um algoritmo implementado no ambiente computacional LabVIEW®, no qual os referidos controladores estão inseridos. O modelo matemático representativo do servomecanismo foi obtido aplicando-se a técnica de identificação paramétrica Box-Jenkins (BJ) da qual resulta uma família de quatro modelos, dos quais um é escolhido para representar o sistema. O ajuste dos controladores é feito utilizando-se a técnica do ganho crítico de Ziegler e Nichols, de modo que a resposta do sistema atenda as especificações de desempenho impostas ao mesmo. Resultados simulados e experimentais do sistema são apresentados sob ação dos controladores inseridos, que são analisados de acordo com a teoria pertinente ao estudo dos controladores convencionais; verifica-se então que o controlador PID é o mais adequado para utilização no respectivo servomecanismo.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moacyr Carlos Possan Junior.pdf: 1940795 bytes, checksum: 58824c0ca3ed2180f9e245d34118e117 (MD5) Previous issue date: 2009-12-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a new methodology for the modeling of supervisory control systems based on state machines with outputs, obtained from the automata which represent the supervisors found with the usage of the Supervisory Control Theory (SCT) of Discrete Event Systems (DES). Procedures like that are useful to create the documentation which represents the control logic for large scale systems and for the code generation, as well as allows that the documentation and program code updates be easier when new requirements to change the control logic in flexible systems appear. Besides, it makes way for the generation of more reliable solutions and also for the possibility of automatic code generation. The proposed technique consists on the obtaining of finite state machines with outputs using as input information the automata of the supervisors obtained by the SCT and the control actions of the system, where the control logic redundancies existing in the model of the automata are eliminated. Methodologies based on either monolithic or local modular approach are proposed, where the obtained machines are further simplified in order to have simpler models which are used as templates for the implementation in Programmable Logic Controller (PLC) using Ladder language. The methodology is shown using a simple manufacturing system as example to help on its understanding. Besides, this work deals with the difficulties found in the migration from the event based theory in the TCS to the signal based practice for the CLPs. After the presentation of this methodology, it is performed the modeling and implementation for a larger system, a manufacturing cell where a comparison with another existing methodology which also has the SCT as base is performed in order to verify the advantages and disadvantages of such methodology. / Este trabalho apresenta uma nova metodologia para a modelagem de sistemas de controle supervisório baseados em máquinas de estados com saídas, obtidas a partir dos autômatos que representam os supervisores encontrados com o uso da Teoria de Controle Supervisório (TCS) de Sistemas a Eventos Discretos (SEDs). Procedimentos como este são úteis para criar a documentação relativa à especificações de sistemas de grande porte e à geração de código, assim como permitem que a atualização da documentação e do código seja facilitada quando surgem novos requisitos para variação da lógica de controle em sistemas flexíveis. Além disso, isso abre espaço para a geração de soluções mais confiáveis e também para a possibilidade de geração automática de código. A técnica proposta consiste em obter máquinas de estados finitos com saídas usando como informação os autômatos dos supervisores obtidos por intermédio da TCS e as ações de controle do sistema, onde redundâncias da lógica de controle presentes no modelo do autômato são eliminadas. São propostas abordagens tanto no contexto monolítico quanto no contexto modular local, onde as máquinas obtidas são reduzidas posteriormente com o intuito de obter modelos mais simples, que servem como referência para a implementação em Controlador Lógico Programável (CLP) usando linguagem Ladder. A metodologia é demonstrada usando um sistema de manufatura simples como exemplo a fim de facilitar sua compreensão. Além disso, este trabalho trata das dificuldades encontradas na migração da teoria baseada em eventos da TCS na prática baseada em sinais dos CLPs. Após a apresentação da metodologia, é feita a modelagem e implementação para um sistema de maior porte, uma célula de manufatura onde é efetuada uma comparação com uma metodologia já existente que também têm como base a TCS, com o intuito de verificar as vantagens e desvantagens dessa metodologia