Made available in DSpace on 2015-05-15T11:45:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 715500 bytes, checksum: d95f1a0101cba7f4f31b21e2b0da1bb3 (MD5) Previous issue date: 2011-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present work has the distributed control v applied to the linear wave's equation. We seek to reach two objective, one of the kind Controllability and another the not system state distance to a state y2 (x; t) predefined. This is an problem of multicriteria optimization, and to solves him, introduce the notion Stackelberg's Optimal Control (classical in economy), in which we divide v into two, tell v1 and v2, and each one will act in the respective part from the Boundary 1;2 with a hierarchy between the same. This way, we take over that v1 is the control leader and v1 will be the follower. To leave of this terminogy, we use the idea of the hierarchical control, that is, admit that given a right v1, optimize the second goal concerning v2 and find a relation such that v2 = F (v1). So, the first goal became function of v1, belonging to the kind approximate controlability that will be proved through a density criterion and a Holmgren's uniqueness theorem. Finally, proved for controlability close, from unicidade of the solution, find Optimality system for the control leader. / O presente trabalho tem o controle distribuído v aplicado á fronteira da Equação da Onda Linear. Buscamos atingir dois objetivos: um do tipo controlabilidade, e outro o não distanciamento do estado do sistema a um estado y2 (x; t) predefinido. Esse é um problema de otimização multicritério, e para solucioná-lo, introduzimos a noção de controle ótimo de Stackelberg (clássico em economia), no qual dividimos v em dois, digamos v1 e v2; e cada um atuará na respectiva parte da fronteira -1; -2, com uma hierarquia entre os mesmos. Assim, assumimos que v1 é o controle líder e v2 será o seguidor. A partir dessa terminologia, usamos a ideia do controle hierárquico, isto é, admitimos que dado um certo v1, otimizamos o segundo objetivo com respeito a v2 e encontramos uma relação tal que v2 = F (v1). Então, o primeiro objetivo tornou-se função de v1; sendo do tipo controlabilidade aproximada que será provado através de um critério de densidade e do teorema de unicidade de Holmgren. Por último, provada a controlabilidade aproximada e a partir da unicidade da solução, encontramos o sistema de otimalidade para o controle líder.

O presente trabalho apresenta a descrição de um modelo matemático completo em seis graus de liberdade para um Veículo Submersível Autônomo (VSA) sub-atuado. Desenvolveram-se métodos de identificação de sistemas para identificar o modelo não linear do veículo. A fim de evitar problemas de divergência na estimação de parâmetros hidrodinâmicos do modelo, usou-se o método de transformação paramétrica. Usou-se o filtro estendido de Kalman como estratégia para o processo de estimação de parâmetros quando ruídos de natureza gaussiana estavam presentes no modelo e nas medidas. Com o objetivo de estimar um maior número de parâmetros de uma só vez, empregou-se o método de máxima verossimilhança. Os experimentos mostraram que o filtro de Kalman responde bem à estimação de parâmetros específicos, porém, divergiu facilmente à estimação de múltiplos parâmetros. Uma alternativa que apresentou melhor desempenho foi o método de máxima verossimilhança. Testaram-se manobras circulares e de zig-zags para a obtenção de dados do veículo. Para os ensaios experimentais, utilizou-se o VSA sub-atuado do Laboratório de Veículos Não Tripulados (LVNT) do Departamento de Engenharia Mecatrônica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Validou-se o modelo identificado mediante o simulador do veículo. Numa segunda etapa, desenvolveram-se controladores H¥ capazes de controlar a dinâmica do VSA em seus seis graus de liberdade. Projetaram-se controladores SISO (uma entrada e uma saída) e MIMO (múltiplas entradas e múltiplas saídas) com o fim de avaliar o acoplamento dinâmico do sistema. Projetaram-se controladores centralizados robustos para garantir as condições de operação num ambiente marinho e em condições de laboratório próximas às de uma aplicação real. As leis de controle são baseadas na técnica de sensibilidade mista H¥ que garantem condições de robustez do sistema de controle, tanto no desempenho quanto na estabilidade. Uma estrutura de controle de dois graus de liberdade (2GL) produziu melhores propriedades de desempenho comparada com a estrutura do controlador de um grau de liberdade. Compararam-se as respostas dos controladores descentralizados SISO e os controladores centralizados. O controlador 2GL garantiu as especificações do projeto, inclusive aquelas definidas no domínio do tempo. Um controlador central pode controlar o veículo na realização de manobras complexas em três dimensões que emulem a inspeção ou monitoramento de sistemas offshores ou outras tarefas comuns na exploração submarinha. O trabalho apresenta também a integração dos algoritmos de controle com o sistema de tempo real embarcado, os sensores inerciais de navegação, os motores elétricos para os atuadores lemes e o propulsor, o banco de baterias e o processador central ARM7 de 32 bits de ponto fixo. Traduziram-se os algoritmos de controle de ordem elevada para a aritmética de ponto fixo produzindo a execução rápida e, no possível, evitando a ocorrência de transbordamento de dados. / This work presents a full six degrees-of-freedom mathematical model description of a subactuated Autonomous Underwater Vehicle (AUV). The work developed methods of System Identification for identifying the nonlinear model of the vehicle. In order to avoid divergence problems in the process of hydrodynamic, it used the parametric transformation technique. It used the extended Kalman filter to estimate the model parameters subject to Gaussian noise, in the process and in the measurements. In order to tackle the problem of multiple parameter estimation at once, the work used the maximum likelihood approach. The experimental results showed that the Kalman filter approach is better when the aim is to estimate a specific parameter, however, it diverges easily when the aim is to estimate multiple parameters. The maximum likelihood technique showed better response to estimate multiple parameters of the model. Zig-zag and circular standard maneuvers were tested with the identification algorithms. For experimental tests, an AUV, namely Pirajuba and constructed by the Unmanned Vehicle Laboratory (LVNT), were used. Results were also assessed using an AUV six degrees of freedom simulator. In a second stage, the work developed H¥ controllers to manoeuvre the vehicle in six-degrees-of-freedom. Decoupled SISO (single input and single output variables) and MIMO (multiple input and multiple output variables) controllers were synthesized in order to validate the coupling dynamics of the AUV. Moreover, centralized robust controllers were developed to control the vehicle in the sea and in test tanks with extreme conditions close to the ocean environmental. The control techniques were based in the H¥ mixed sensitivity approach which guarantees robust performance and stability of the sub-actuated system. A structure of two-degrees-of-freedom (2GL) controller presented better performance compared with the classic single H¥ controller of one degree of freedom structure. A comparison between responses was used to validate the decoupling and centralized controllers. The 2GL controller has good performance specifications despite these defined in the time domain. A central controller can control the AUV in complex maritime task that require complex and three-dimensional manoeuvres. The work deals also with the implementation issues coding these advanced control algorithms into the real time embedded system including inertial sensors, electric motors for the propeller and actuator surfaces, battery banks, and the unit central process ARM7 of 32 bits of fixed point. The control algorithms were translated from floating point to fixed point arithmetic avoiding data overflow, seeking simplicity and fast task execution.

Estruturas flexíveis estão sujeitas a excitações desconhecidas que podem causar danos. Um dos possíveis artifícios para lidar com este problema é a teoria de controle de sistemas dinâmicos. Em particular, uma técnica que suscita o interessa para aplicação nesta classe de sistemas é o controle ótimo, devido às suas boas propriedades de resposta e factibilidade, podendo ser aplicado até através de circuitos analógicos. O contratempo desta técnica é a necessidade de um número de sensores igual ao número de estados do sistema, o que para estruturas é inviável. Como uma alternativa, pode se empregar os procedimentos usuais de restrição de realimentação do sinal medido. No entanto, estes casos não consideram o projeto das matrizes de saída e entrada, fator determinante para o controle de vibrações em estruturas. O objetivo deste trabalho é preencher esta lacuna. Inicialmente, são introduzidos alguns conceitos das teorias de controle ótimo, dinâmica estrutural e sobre métodos de discretização em séries. Em seguida, determinam-se as condições necessárias de otimalidade considerando como variáveis de otimização o ganho e as posições dos sensores e atuadores. Determinadas as condições, investigam-se os principais desafios para solução destas equações, dados pela existência de parâmetros que estabilizem o sistema e a dependência do ponto ótimo em relação à condição inicial do sistema. O primeiro é resolvido a partir da especificação do sistema linear para uma forma modal e utilizando funções de controle de Lyapunov, o que adicionalmente proporciona o resultado de que o controle colocalizado é um controle ótimo. Para o segundo são propostas duas soluções, sendo uma utilizada para determinar as posições dos atuadores para projetar um controle LQR com desempenho satisfatório, e a outra para determinar os ganhos e posições dos sensores de modo a obter um controle com realimentação de saída com desempenho próximo ao LQR projetado. Os resultados obtidos a partir da aplicação da metodologia desenvolvida em exemplos da dinâmica estrutural revelaram um desempenho notável. Mesmo para uma razão pequena entre o número de sensores pelo número de estados obteve-se um desempenho equivalente ao LQR, exibindo também propriedades robustez consideráveis em relação às variáveis de otimização. Conclui-se que a metodologia desenvolvida é uma boa alternativa para as técnicas de controle LQR e LQG. / Flexible structures are subject to unknown excitations that may cause damage. One of the possible artifices to deal with this problem is the control theory of dynamical systems. In particular, a technique that raises the interest for application in this class of systems is the optimal control, due to its good properties of response and feasibility, as it can be applied even through analog circuits. A drawback of this technique is the need for a number of sensors equal to the number of states, which for structures is impracticable. As an alternative, the usual procedures of using only measured signals for feedback can be employed. However, these cases do not consider the design of the input and output matrices, a determining factor for vibration control in structures. The purpose of this paper is to fill this gap. Initially, some concepts of the theories of optimal control, structural dynamics and series discretization methods are introduced. Then, the optimality conditions are determined considering the gain and locations of sensors and actuators as the optimization variables. Given these conditions, we investigate the main challenges to solve these equations, given by the existence of parameters that stabilize the system and the dependence of the optimum point in relation to the initial condition of the system. The first one is solved from the specification of the linear system to a modal form and using Lyapunov control functions, which additionally provides the result that the collocated control is an optimal control. For the second two solutions are proposed, one being used to determine the positions of the actuators to design a LQR control with satisfactory performance, and the other to determine the gains and positions of the sensors in order to obtain an output feedback control with close performance to the designed LQR. The results obtained from the application of the methodology developed in structural dynamics examples revealed a remarkable performance. Even for a small ratio between the number of sensors by the number of states a performance equivalent to the LQR was obtained, also exhibiting considerable robustness properties in relation to the optimization variables. It is concluded that the developed methodology is a good alternative for LQR and LQG control techniques.

O problema de transferir uma carga ao se movimentar num plano em tempo mínimo e sem oscilação no ponto de descarga, num guindaste portuário tipo pórtico é investigado neste trabalho. Assume-se que a carga esteja inicialmente em repouso na posição vertical no ponto de carga acima do navio e igualmente em repouso no ponto de descarga na moega de alimentação no porto. Assume-se também que o carro do guindaste esteja em repouso em ambos os pontos. Um modelo completo é apresentado para o sistema do guindaste onde as equações dinâmicas não-lineares são linearizadas para ângulos de oscilação pequenos o suficiente e reescritas para a forma adimensional. A solução de tempo mínimo é buscada considerando como variáveis de controle as funções do tempo que descrevem tanto a força aplicada no carro para produzir seu deslocamento horizontal, como a velocidade de içamento da carga. Um método iterativo preditor-corretor usando a Programação Linear (PL) é proposto, baseado no modelo do sistema de tempo discreto onde as variáveis de controle são tomadas constantes por trechos. Na etapa corretora, assume-se que o movimento de içamento é dado e uma solução de tempo mínimo é obtida resolvendo-se uma seqüência de problemas de PL de tempo fixo e máximo deslocamento. Na etapa preditora, um modelo linearizado é empregado para obter-se uma correção ótima do movimento de içamento usando a PL. O problema de controle de tempo mínimo é formulado levando-se em consideração restrições práticas na velocidade do carro do guindaste, velocidade máxima de içamento, assim como na máxima força que pode ser aplicada ao carro. Resultados numéricos são apresentados e mostram a efetividade do método. / The problem of minimum-time anti-swing transfer of a load in a ship-to-pier gantry crane is investigated in this work. The load is assumed to be initially at rest at the vertical position at the loading point above the ship and equally at rest at the unloading point above the hopper. The trolley is also assumed to be at rest at both points. A complete model is presented for the crane system where the nonlinear dynamic equations are linearized for sufficiently small swing angles and then rewritten in dimensionless form. The minimum-time solution is sought by considering as control variables both the force applied on the trolley that produces its horizontal motion and the hoisting speed of the load as functions of time. A predictor-corrector iterative method using Linear Programming (LP) is proposed based on a discretetime model of the system where the control variables are taken as stepwise constants. At the corrector step, the hoisting motion is assumed given and a minimum-time solution is obtained by solving a sequence of LP problems representing fixed-time maximum-range problems. At the predictor step, a linearized model is employed to obtain an optimal correction of the hoisting motion using LP. The minimum-time control problem is formulated by taking into account practical constraints on the maximum speeds of both the trolley and the load hoisting, as well as on the maximum force that can be applied to the trolley. Numerical results are presented and show the effectiveness of the method.

Neste trabalho, deriva-se uma política de escolha ótima baseada na análise de média-variância para o Erro de Rastreamento no cenário Multi-período - ERM -. Referindo-se ao ERM como a diferença entre o capital acumulado pela carteira escolhida e o acumulado pela carteira de um benchmark. Assim, foi aplicada a metodologia abordada por Li-Ng em [24] para a solução analítica, obtendo-se dessa maneira uma generalização do caso uniperíodo introduzido por Roll em [38]. Em seguida, selecionou-se um portfólio do mercado de ações brasileiro baseado no fator de orrelação, e adotou-se como benchmark o índice da bolsa de valores do estado de São Paulo IBOVESPA, além da taxa básica de juros SELIC como ativo de renda fixa. Dois casos foram abordados: carteira composta somente de ativos de risco, caso I, e carteira com um ativo sem risco indexado à SELIC - e ativos do caso I (caso II). / In this work, an optimal policy for portfolio selection based on mean-varian e analysis for the multi-period tracking error - ERM - was derived. ERM is understood as the difference between the capital raised by the selected portfolio and benchmark portfolio. Thus, the methodology discussed by Li-Ng in [24] for analytical solution was applied, generalizing the single period case introduced by Roll in [38]. Then, it was selected a portfolio from the Brazilian stock trading based on the correlation factor, and adopted as benchmark the index of the stock trading of São Paulo State IBOVESPA, and the basic interest rate SELIC as fixed income asset. Two cases were dealt: portfolio composed of risky assets only, case I, and portfolio with a risk-free asset - indexed to SELIC - and assets of the case I (case II).

Este estudo considera o modelo de controle ótimo estocástico sob um critério de média-variância para sistemas lineares a tempo discreto sujeitos a saltos Markovianos e ruídos multiplicativos sob dois critérios. Inicialmente, consideramos como critério de desempenho a minimização multiperíodo de uma combinação entre a média e a variância da saída do sistema sem restrições. Em seguida, consideramos o critério de minimização multiperíodo da variância da saída do sistema ao longo do tempo com restrições sobre o valor esperado mínimo. Condições necessárias e suficientes explícitas para a existência de um controle ótimo são determinadas generalizando resultados anteriores existentes na literatura. O controle ótimo é escrito como uma realimentação de estado adicionado de um termo constante. Esta solução é obtida através de um conjunto de equações generalizadas a diferenças de Riccati interconectadas com um conjunto de equações lineares recursivas. Como aplicação, apresentamos alguns exemplos numéricos práticos para um problema de seleção de portfólio multiperíodo com mudança de regime, incluindo uma estratégia de ALM (Asset and Liability Management). Neste problema, deseja-se obter a melhor alocação de portfólio de forma a otimizar seu desempenho entre risco e retorno em cada passo de tempo até o nal do horizonte de investimento e sob um dos dois critérios citados acima. / In this work we consider the stochastic optimal control problem of discrete-time linear systems subject to Markov jumps and multiplicative noise under two criterions. First, we consider an unconstrained multiperiod mean-variance trade-off performance criterion. In the sequence, we consider a multiperiod minimum variance criterion subject to constraints on the minimum expected output along the time. We present explicit necessary and sufficient conditions for the existence of an optimal control strategy for the problems, generalizing previous results in the literature. The optimal control law is written as a state feedback added with a deterministic sequence. This solution is derived from a set of coupled generalized Riccati difference equations interconnected with a set of coupled linear recursive equations. As an application, we present some practical numerical examples on a multiperiod portfolio selection problem with regime switching, including an Asset and Liability Management strategy. In this problem it is desired to nd the best portfolio allocation in order to optimize its risk-return performance in every time step along the investment horizon, under one of the two criterions stated above.In this work we consider the stochastic optimal control problem of discrete-time linear systems subject to Markov jumps and multiplicative noise under two criterions. First, we consider an unconstrained multiperiod mean-variance trade-off performance criterion. In the sequence, we consider a multiperiod minimum variance criterion subject to constraints on the minimum expected output along the time. We present explicit necessary and sufficient conditions for the existence of an optimal control strategy for the problems, generalizing previous results in the literature. The optimal control law is written as a state feedback added with a deterministic sequence. This solution is derived from a set of coupled generalized Riccati difference equations interconnected with a set of coupled linear recursive equations. As an application, we present some practical numerical examples on a multiperiod portfolio selection problem with regime switching, including an Asset and Liability Management strategy. In this problem it is desired to nd the best portfolio allocation in order to optimize its risk-return performance in every time step along the investment horizon, under one of the two criterions stated above.

Neste trabalho, a partir da aplicação da teoria de controle ótimo, são estabelecidos sistemas de controle aplicáveis a três importantes sistemas aeróbios de tratamento de esgotos - filtros biológicos, processos de lodos ativados e os processos combinados formados a partir da combinação dos filtros biológicos e lodos ativados. Para a definição dos sistemas de controle são necessários modelos dinâmicos que descrevam o comportamento dos diferentes sistemas de tratamento. Da literatura são obtidos os modelos dinâmicos destinados à descrição do comportamento do processo de lodos ativados; para o filtro biológico, é proposto um modelo combinando à equação de balanço do reator e o modelo de ordem variável, este último destinado ao cálculo do fluxo de substrato para o interior de biofilmes profundos. Os resultados demonstram que, independentemente do sistema de tratamento considerado, os sistemas de controle reduzem substancialmente os tempos de acomodação e os desvios apresentados pelas variáveis de estado em relação as suas condições de equilíbrio. Por fim, função da inviabilidade de monitoramento de todas as variáveis de estado utilizadas para caracterizar os sistemas de tratamento, são propostos, a partir de modelos simplificados, controladores que incorporam a observação de estados. Também neste caso, os controladores estabelecidos permitem melhorar significativamente o desempenho dos sistemas de tratamento de esgotos analisados. / This paper constructs automatic control systems by means of optimal control theory for three different combinations of wastewater treatment units, namely, trickling filter, activated sludge process and a combined process. The dynamic model for the activated sludge process available in literature and a model proposed for the trickling filter were used in the construction of control systems. It is shown that the controls obtained in this study substantially reduce the durations necessary for the reestablishment of the equilibrium conditions in terms of state variables and the attenuation of oscillations around these conditions. Controls including observers for the state variables were devised on the basis of simplified models for the process in order to deal with the difficulties involved in monitoring all the state variables. These control systems were also found to be quite effective in improving the performance of the wastewater treatment plants considered in this paper.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-03T13:37:53Z No. of bitstreams: 1 eduardodasilvacastro.pdf: 10234661 bytes, checksum: c58d694820eabc593fe5f1b06aa4f93d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-06T20:14:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 eduardodasilvacastro.pdf: 10234661 bytes, checksum: c58d694820eabc593fe5f1b06aa4f93d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T20:14:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 eduardodasilvacastro.pdf: 10234661 bytes, checksum: c58d694820eabc593fe5f1b06aa4f93d (MD5) Previous issue date: 2011-02-02 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o desenvolvimento de novas tecnologias nas áreas de materiais, equipamentos eletrônicos e computação, a concepção de projetos estruturais vem sendo alterada. Estruturas cada vez mais leves e esbeltas vêm sendo construídas, o que, em alguns casos, tem levado a problemas de vibrações excessivas. Como forma de solucionar tais problemas pode-se empregar técnicas de controle ativo. O controle ativo estrutural consiste basicamente em impor forças de controle à estrutura visando a redução das amplitudes de vibração. Normalmente utiliza-se atuadores como macacos hidráulicos para a imposição das forças de controle. Uma das ferramentas mais importantes usadas na concepção de um sistema de controle ativo são os algoritmos numéricos usados no cálculo das forças de controle. Em geral estes algoritmos são baseados na resposta monitorada da estrutura e a eficácia do sistema de controle está diretamente ligada à qualidade dos algoritmos empregados. Dentre os algoritmos usados no controle ativo estão aqueles decorrentes do controle ótimo, definido por um regulador quadrático para sistemas de comportamento linear. Nesse caso, para o cálculo das forças de controle é necessária a determinação da matriz de Riccati, obtida através de métodos tais como: o algoritmo de Potter, o método da retro-integração temporal, o algoritmo LQR e o algoritmo baseado no método de Newton- Raphson, proposto nesta dissertação de mestrado. Um dos grandes obstáculos para a aplicação do controle ótimo em estruturas reais é que, em geral, os algoritmos de controle demandam o monitoramento de todos os graus de liberade (GLs) da estrutura. Alternativamente, pode-se utilizar métodos para a estimativa das respostas dinâmicas dos GLs não monitorados tais como os algoritmos denominados observadores apresentados neste trabalho. Finalmente pode-se afirmar que os ruídos inerentes aos sinais dos GLs monitorados podem prejudicar a qualidade do controle ativo. Desta forma faz-se também neste trabalho a avaliação da aplicação do filtro Kalman-Bucy visando a redução das perturbações geradas pelos ruídos em sistemas de controle ativo. Em suma, faz-se nesse trabalho uma avaliação de algoritmos numéricos aplicados ao controle ativo de vibrações mecânicas onde três aspectos inerentes aos algoritmos de controle são abordados: 1) exatidão no cálculo da matriz de Riccati; 2) eficiência do uso de algoritmos com a metodologia dos observadores de estado para estimativa de GLs não monitorados; 3) eficiência do uso do filtro de Kalman-Bucy para a redução de perturbações do sistema de controle geradas por ruídos. Os resultados obtidos mostram que o uso do algoritmo de Newton-Raphson, proposto neste trabalho, apresenta valores mais precisos para a determinação da Matriz de Riccati, levando a maiores reduções de vibrações com maiores magnitudes de forças de controle. Nota-se também que a técnica dos observadores de estado e do filtro de Kalman-Bucy se mostram eficientes nos sistemas de controle analisados. / With the development of new technologies in materials, electronics and computing, the conception of structural projects has been changed. Structures are getting lighter and slender, which in some cases, leads to vibration problems. Those problems can be solved with techniques of active control. The structural active control consists basically on imposing control forces on a structure aiming to reduce the amplitude of vibration. Usually hydraulic actuators are used for the imposition of control forces. One of the most important tool used in an active control system conception are numerical algorithms employed in the calculation of controlling forces. In general these algorithms are based on the response sensors of the structure and the efficiency of the control system is directly related to the quality of the employed algorithms. Among the algorithms used in active control are those arising from optimal control, wich are defined by a quadratic regulator for linear system. In this case, for the calculation of controlling forces is necessary to determine Riccati matrix, which may be obtained by means of Potter’s algorithm, the method of backward integration in time, the LQR algorithm and the algorithm based on Newton-Raphson method, proposed in this dissertation. One of the greatest obstacles for the application of optimal control in real structures is the need for control algorithms, in general, to request a monitoring of all degrees of freedom (DFs) of the structure. Alternatively, one way use methods for estimating the dynamic response of non-sensored DFs. This work presents the analysis of algorithms called state observers used in active control of structures. Finally it can be affirmed that the noise inherent to the DFs signs monitored may harm the quality of the active control. Thus it is also evaluated the implementation of Kalman-Bucy filter in order to reduce the disturbances generated by the noise in control system with state observers. In short, this work is an evaluation of numerical algorithms applied to active control of vibration and the aspects related to control algorithm are: 1) accuracy in the calculation of the Riccati matrix; 2) efficiency in the use of algorithms with the methodology of state observers to estimate unmonitored DFs, 3) influence of noise on the efficiency of active control of structures with state observers. The presented results support the conclusion that the proposed Newton-Raphson algorithm provides more precise values for the Riccati Matrix determination, leading to a better performance of control system. It was also noticed that the techniques of state observers and Kalman-Bucy filter had also good performance for the studied models.

As futuras utilizações de sistemas de controle em automóveis seguirão a tendência de integração, através do desenvolvimento de sistemas de controle integrados capazes de coordenar as ações dos vários subsistemas que compõem o veículo. Esta coordenação e integração requerem que as integrações entre os subsistemas sejam levadas em conta já nos primeiros estágios de projeto, levando ao desenvolvimento de modelos completos de veículos. Neste sentido, o comportamento dinâmico de um veículo de quatro rodas é analisado através de técnicas de modelagem de sistemas multicorpos utilizando-se o programa ADAMS. Posteriormente, são gerados modelos lineares obtidos através do Jacobiano das equações do modelo original, resultando em uma gama de equações na forma de espaço de estados. O modelo linearizado é então submetido a vários tipos de simulações e os resultados são comparados às respostas do modelo não linear de modo a validar as aproximações lineares em diferentes condições de operação do veículo. São também desenvolvidos dois sistemas de controle de suspensão baseados em técnicas de controle ótimo como duas diferentes abordagens: um controlador skyhook que foi implementado no modelo não linear desenvolvido no ADAMS e um controle de suspensão baseado em um controlador RLQ (Regulador Linear Quadrático), com realimentação de saída que utiliza os modelos linearizados na forma de espaço de estados, sendo este último implementado através da co-simulação ADAMS/Matlab. O sistema de controle de suspensão desenvolvido é um primeiro passo na tentativa de projeto de um sistema de controle integrado do movimento. / Future applications of control in automotive vehicles will follow a trend towards system integration, leading ultimately to the development of integrated vehicle control systems capable of coordinating the action of the various subsystems. The coordination and integration of automotive vehicle subsystems require the interaction amongst the various subsystems to be taken into consideration at the control design stages, resulting in full vehicle models. Therefore, a nonlinear 10 degree of freedom model is obtained through MBS modelling techniques present in ADAMS package software. Then, a linear model is obtained by linearization of the system equations through the Jacobian facility also present in ADAMS. The resulting linearised models are simulated and their response are compared to the previous non-linear one in order to validate the linear approximations. This work also presents two distincts suspension control systems based in optimal control theory: a skyhook controler designed at ADAMS (with the non-linear vehicle model) and a LQR (Linear Quadratic Regulator) with output feedback based on the state space linear vehicle model. This last one was designed through ADAMS/Matlab co-simulation facilities. This designed suspension control is a first attempt to future developments of integrated vehicle control.

Este trabalho tem por objetivo propor um método eficiente para avaliar gestão de estoque, aplicando conjuntamente a Teoria de Controle Ótimo (OCT), para obter funções de estocagem dinamicamente ótimas, e Análise Envoltória de Dados (DEA), para calcular as eficiências relativas. Tendo em vista esse objetivo foi desenvolvido um modelo integrado DEA-OCT para calcular a eficiência de custo otimizada ao longo do tempo, quando o sistema possui variáveis relacionadas entre si, como no caso de sistemas de controle de estoque, e para analisar produção e demanda (assim como a variável estoque, oriunda dessa relação), estendendo o modelo variacional. Este trabalho aplica o modelo proposto a 647 empresas das Américas do Sul e do Norte, depois faz uma comparação entre Brasil e Chile (países emergentes economicamente), posteriormente focando no setor de comércio, considerando seus sistemas produção-estoque com dados de variáveis contábeis. Os modelos minimizam os custos de produção e de estoque para calcular a eficiência de custo ao longo do tempo. O output (produto, ou variável de saída) é a demanda; o input (insumo, ou variável de entrada) é a produção, e o intermediate (variável intermediária) é o estoque. Seus custos são considerados na função objetivo. É acrescentada uma restrição variacional da OCT para descrever a relação entre demanda, produção e estoque. Em resumo, o modelo é relevante por calcular eficiência prevenindo a possibilidade de obter uma projeção que ignora a relação entre as variáveis, uma vez que essa relação sempre ocorre, na prática, em sistemas de controle de estoque. As principais contribuições são: possibilitar o uso de OCT como a ferramenta de benchmarking DEA no contexto de eficiência dinâmica, estender o modelo DEA variacional de Sengupta (1995), incluindo restrições de modelos mais recentes e possibilitar o cálculo de eficiência quando há relação entre as variáveis. / This work aims to propose an efficient method to evaluate inventory management, jointly applying optimal control theory (OCT), obtaining dynamically optimal production and inventory functions, and data envelopment analysis (DEA), calculating the relative efficiencies. With this objective in mind, it was developed a DEA-OCT integrated model to calculate allocative efficiency optimized over time, when systems have variable with relationship among themselves, like in the case of inventory control systems, and for analyzing production and demand (as the inventory variable obtained from this relationship), extending the variational model. This paper applies the proposed model to 647 companies from South and North America, after that it was made a comparison between Brazil and Chile (economically emerging countries), then focusing on the commercial sector, considering its production-inventory systems and data from accounting variables. The model minimizes the inventory and production costs to calculate the allocative efficiency over time. The output is demand; the input is production, and the intermediate variable is inventory. Their costs are considered in the objective function. A variational constraint OCT is added to describe the relationship among demand, production, and inventory. In summary, the model is relevant to calculate efficiency by preventing the possibility of finding a projection that ignores the relationship among variables, since this relationship always occur in practice in inventory control systems. The main contributions are: using OCT as the benchmarking tool DEA in the context of dynamic efficiency, extending the Sengupta (1995) variational DEA model, including constraints from recent model and making it possible to calculate efficiency when there is a relationship among variables.