Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-04T04:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344656.pdf: 3748522 bytes, checksum: 795053a56a667d6ef88a22e0b6b1e618 (MD5) Previous issue date: 2016 / O controle adaptativo livre de modelo, também conhecido como Model Free Adaptive Control (MFAC), é baseado no pseudo-partial-derivative (PPD) calculado a partir dos sinais de entrada e saída do sistema a ser controlado, e também utiliza um fator energético (?) fixo que penaliza o controle para fornecer um bom comportamento do processo de malha fechada para seguimento de referência e rejeição de perturbação de carga. Esta pesquisa apresenta novos algoritmos de adaptação para ajustar não só o PPD, mas também a ponderação ?, com base no Gradiente Clássico (CG), na Função Sigmoide (SF) e no Método de Newton (NM). Por outro lado, visando controlar maior variedade de processos lineares e não lineares são utilizados diferentes funcionais para o desenvolvimento de controladores livre de modelo MFAC na forma discreta. Considerando complexidades de malha como saturação do controle e perturbação periódica presentes na indústria, são desenvolvidas técnicas para tratar estes cenários no MFAC. Com estas propostas, projetos alternativos de controle são obtidos e, mediante a sintonização adequada dos parâmetros de projeto, são garantidos a estabilidade e o desempenho desejado do sistema de malha fechada. Simulações numéricas em processos monovariáveis lineares e não lineares demonstram a eficiência e superioridade das propostas dos controladores adaptativos quando se utiliza um mecanismo de estimação recursivo para calibrar esses parâmetros sobre o MFAC padrão. Índices de desempenho são usados para validar o comportamento dos algoritmos de controle propostos.<br> / Abstract : The Model Free Adaptive Control (MFAC) is based on the pseudo-partial-derivative (PPD) calculated from the input and output signals of the system to be controlled and also using a fixed penalty factor (?) that weights the control energy to provide a good behavior to the feedback process for reference tracking and load disturbance attenuation. This research presents new adaptation algorithms to adjust not only the PPD but also the ? factor and are based on the Classical Gradient (CG), Sigmoid Function (SF) and Newton Method (NM). On the other hand, in order to control a variety of linear and non-linear processes, different fitness functions are used for development of digital MFAC controllers. Considering loop complexities like control saturation and periodic disturbance present in the industry, control techniques are derived to deal with these scenarios in the MFAC. With these proposals, alternative control designs are obtained and by selecting good tuning parameters, stability and performance for the closed-loop system are ensured. Numerical simulations on SISO discrete-time linear and non-linear plants demonstrate the efficiency and superiority of the proposed adaptive controllers when using an estimation mechanism to adjust these parameters over the standard MFAC. Performance indices are applied to show the improvement of the behavior of the proposal control algorithms.

Orientadores: Edson Bim, Jaime Szajner / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T09:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RosellValdenebro_Lino_M.pdf: 8170325 bytes, checksum: a5ca154854b80a976000f6c15933bb7a (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Neste trabalho é apresentado o estudo e a implementação digital do controle indireto por orientação do fluxo de rotor para um motor de indução trifásico gaiola de esquilo. O método de orientação está baseado na determinação indireta do vetor fluxo de rotor. O acoplamento entre as variáveis de fluxo e conjugado eletromagnético da máquina, produto da variação dos parâmetros do modelo, é analisada e soluções são propostas e implementadas utilizando técnicas da Inteligência Artificial. Para determinar o valor atual da constante de tempo do rotor é implementado um sistema de identificação usando Redes Neurais Artificias que infere o valor desta constante a partir da resposta transitória de velocidade quando o sistema é submetido a sinais de tipo degrau na corrente de conjugado. Com o objetivo de melhorar a robustez do sistema de controle o regulador PI convencional da malha de velocidade é substituído por um regulador fuzzy. O algoritmo de controle, o sistema de identificação e o regulador fuzzy de velocidade são implementados utilizando o Microcontrolador de INTEL 87C196KD que tem como sinais de entrada as correntes de estator e a velocidade mecânica do motor. Resultados experimentais e de simulação são apresentados e discutidos / Abstract: A study and the digital implementation of a rotor flux field oriented based control of a squirrel cage induction motor is presented. The flux orientation is based on the indirect determination of the rotor flux vector. The coupling between the flux and electromagnetic torque due to the parameter variation is analyzed and experimental solutions are investigated using Artificial Neural Networks (ANN) techniques. The rotor electrical time constant is obtained using an ANN identification system based on the speed response to a torque current step stator input. In order to improve the robustness of the control system, a conventional PI speed regulator is replaced by a fuzzy controller. The control algorithm, the identification system and the speed regulator are implemented on the INTEL 87C196KD microcontroller. The input signals to the microcontroller are the stator currents and the rotor speed. Experimental and digital simulation results are presented and discussed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientadores: Marconi Kolm Madrid, Alvaro Geraldo Badan Palhares / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-22T21:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_ValmirTadeu_M.pdf: 7359737 bytes, checksum: 5503e3d9b57c995e524e10263ca5e2d9 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho objetiva a analise das principais características de um robô industrial, viabilidade da implantação na industria, principais características dadas pelos fabricantes, e a definição de alguns componentes básicos dos robôs. Diferenças básicas entre as diversas categorias de projeto de robôs. Além das categorias analisadas fizemos um estudo detalhado do mecanismo do paralelogramo, elaboramos um projeto de uma estrutura que esta sendo proposta neste trabalho. Através do modelo matemático (dinâmico), implementado no computador utilizando o software Matlab (Simulink), analisamos algumas características importantes desta estrutura. O estudo de componentes de tecnologia, transmissões e acionamentos utilizados em robôs industriais foram estudados par que possa ser implementados na construção de uma estrutura com estas características. No estudo realizado sobre controladores verificamos que existem muitas formas de se controlar um sistema dinâmico robótico, basta empregarmos as leis da engenharia de controle, que são muito amplas do que as especificamente utilizadas neste trabalho, com maior aprofundamento o sistema proposto irá ser construído e poderá gerar novas linhas de pesquisa / Abstract: This work has the analysis of the main characteristics of na industrial robot as objective. Initially we make some general consideration on the applications of industrial robots, viability for implanting these machines in the industry, main characteristics offered by the makers , definition of some basic robot components, and the basic differences between some robot project categories. Besides the analyzed categories we studied the mechanism of the parallelogram and elaborated a project of structure with this configuration. Through the mathematical dynamic model, programmed and simulated in the digital computer using the Matlab (Simulink) software, we analyze some of its important characteristics. Components employing advanced technology, transmission and driver, used in the industrial robots, are studied so that they could be implemented in the construction of a structure like this, offering good technical characteristics. We in the study of controllers verify that there is many form to control a robotic dynamic system, coarse that we use of the control engineering the rules, that are much more wide that the specifically used in this work, being that are much more depth in the studies, proposed structure will be constructed and certainly will generate new lines of research / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Euripedes G. D. Nobrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T15:59:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Donadon_LazaroValentim_M.pdf: 8286836 bytes, checksum: 608beec49a2ddbe28ec42713ecfc75c5 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho são analisados alguns dos principais métodos recursivos de estimação de parâmetros da família dos mínimos quadrados aplicados ao controle adaptativo auto-sintonizado. Para isto foi necessário um estudo do método de controle polinomial, utilizado corno compensador do controle adaptativo para a alocação de pólos e zeros desejados. Os métodos analisados para a estimação recursiva de parâmetros foram três: método ordinário; com esquecimento exponencial; e de reinicializarão da matriz de covariância. O controle adaptativo auto-sintonizável foi utilizado através da união dos métodos de estimação ao controle polinomial. A configuração assim obtida foi aplicada a três exemplos: no controle acústico de urna sala para supressão de ruído, em urna suspensão ativa com parâmetros variantes no tempo e na identificação experimental de um motor de corrente contínua. Os resultados foram usados para classificar e propor alternativas aos métodos de estimação recursiva estudados / Abstract: The aim of this work is to analyze some recursive methods of parameter estimation using least squares applied to self-tuning adaptive control. The pole-zero placement method is used as a compensator for the self-tuning adaptive control. The chosen recursive estimation methods are three: ordinary; with exponential forgetting; and covariance resetting. The estimation and pole-zero placement methods were applied to three examples: acoustic control for noise suppression, active suspension with time-varying parameters and experimental identification of a DC motor. The obtained results were used to classify and propose some altematives to the recursive estimation methods investigated. / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Edson Bim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T02:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RosellValdenebro_Lino_D.pdf: 10429274 bytes, checksum: a2028aaa38239967cf297a7164f60376 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Neste trabalho é apresentado o estudo e a implementação digital de observadores adaptativos de fluxo e velocidade para o controle por orientação do fluxo do rotor em motores de indução. Os observadores com base no filtro de Kalman estendido, de Luenberger e em modos deslizantes são estudados. Uma nova abordagem é apresentada para obter a matriz de ganho do observador de Luenberger utilizando algoritmos genéticos. O algoritmo genético minimiza uma função de custo relacionada com a resposta dinâmica do erro entre os valores estimados e reais das variáveis de estado. Um algoritmo com base em lógica fuzzy para redução de chattering é utilizado para o observador de fluxo de rotor em modos deslizantes. O método de controle por orientação direta do fluxo de rotor utilizando os observadores estudados é implementado num sistema com base no Processador Digital de Sinais (DSP) TMS320F240 da Texas Instruments. O desempenho dinâmico do sistema de controle é avaliado através de resultados experimentais / Abstract: This work presents a study and the digital implementation of adaptive flux and velocity observers for the rotor flux field oriented based control of induction motors. The extended Kalman filter, Luenberger and the sliding mo de based observers are studied. A new approach is presented to obtain the Luenberger observer gain matrix using genetic algorithms. The genetic algorithm minimizes a cost function related to the dynamic response of the error between the estimated state variables and their real values. A fuzzy logic based algorithm for chattering reduction is used for the sliding mo de rotor flux observer. The direct rotor flux orientation control method using the studied observers is implemented on a Texas Instruments TMS320F240 Digital Signal Processor (DSP) based system. The dynamic performance of the control system is evaluated by experimental results / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Alvaro Geraldo Badan Palhares, Marconi Kolm Madrid / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-01T07:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cerqueira_JesdeJesusFiais_D.pdf: 2269581 bytes, checksum: ddb0c9b18b513ff1d3095a8d61d0e51d (MD5) Previous issue date: 2001 / Doutorado

Orientador : Edson Bim / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T03:45:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TorricoAltuna_JoseAlberto_D.pdf: 5714031 bytes, checksum: 80d4bd8aae121acb775fd85e1d0b112c (MD5) Previous issue date: 2002 / Doutorado

Orientador: Euripedes Guilherme Oliveira Nobrega / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T15:51:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrandaoNeto_JoseRibeiro_M.pdf: 6021030 bytes, checksum: 7e193b8527ed83fd0f6e8dcc407d662f (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Encontra-se larga aplicação para a teoria de sistemas lineares com parâmetros concentrados e invariantes no tempo quando se estudam métodos de controle para sistemas mecânicos rotativos. Em aplicações para 'as quais existe um regime de demanda de torque variável, é preciso levar em conta o caráter não estático de alguns parâmetros do sistema, para que se possa projetar controladores que tenham seus desempenhos reais compatíveis com as características de projeto. Fazer o controle da velocidade de rotação em um caso experimental que apresenta um regime de demanda de torque variável é o objeto de estudo utilizado na elaboração deste trabalho. A partir de uma bancada mecânica rotativa, são apresentadas todas as etapas da identificação que serviu como base para o projeto de três tipos de controladores: tacométrico, polinomial e polinomial auto-sintonizável. O projeto dos controladores tinha como objetivo a obtenção de uma velocidade de rotação de saída estabilizada, sendo a avaliação do desempenho feita face a variações na demanda de torque aplicadas aos sistemas controlados. Em especial, deu-se atenção à implementação do método polinomial autosintonizável. A estratégia adaptativa resultou na atuação dentro dos limites desejados, enquanto o sistema era submetido a uma demanda de torque variável. Os resultados experimentais obtidos com um sistema reduzido, somados às simulações com o sistema completo, permitem dizer que controladores auto-sintonizáveis são uma melhoria viável para. controle de sistemas rotativos / Abstract: The theory for time-invariant lumped parameter linear systems (LTI) stands as the basis for control methods applied to rotating mechanical systems. There are some situations, however, for which there is a variable torque load, as in belt conveyors or rolling mills, for example. For those cases it is necessary to design controllers which take into account the nonstationary features of the system, for the real controller performance to cope with the design characteristics. Although feasible in theory and simulation, in the implementation of control schemes which deal with non-LTI systems there are some other constraints involved, as, for instance, the gap between the necessary and the available instrumentation for the real controller to perform as desired. For an experimental case consisting of a rotating system subject to torque load fluctuations, it is presented in this work three rotation regulation control schemes: tachometric, polynomial and self-tuning polynomial. Special attention was given to self-tuning polynomial controllers. The basis for the controller design is the identification of mechanical setup, also developed in the texto The control goal was to regulate the output rotation speed, and the performance index was chosen to be the controlled system output when subjected to torque load variation. The result of the implemented adaptive scheme shows the regulator action to keep the output within the desired levels as the load varies. From alI results, inc1udingthe ones for a reduced experimental system, it is possible to foresee the self-tuning scheme as a feasible improvement for rotating systems' controllers / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

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

Orientador: Flavio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:48:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_ReginaLuciadeAndradedos_M.pdf: 2611251 bytes, checksum: 3243445f76398670aa1390de96139a08 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Com o advento do sistema digital em rede (fieldbus) e a ampla divulgação das vantagens da utilização desta nova tecnologia aliada ao uso de instrumentos inteligentes, tornou-se inquestionável a melhora no desempenho e confiabilidade dos dados obtidos através deste sistema para o controle em novas plantas industriais ou em sistemas destinados à pesquisa tecnológica. Estratégias de controle clássicas, tais como o controle PID (proporcional ¿ integral ¿ derivativo), são largamente utilizadas no setor industrial devido à sua robustez e facilidade de implementação, embora limitações possam ser observadas quanto à adequação destes controladores às não-linearidades presentes nos sistemas reais. A utilização dos controladores adaptativos (baseados em parâmetros variáveis) permite tais adequações respeitando a dinâmica dos sistemas. Nas últimas décadas tem-se notado um significante aumento na aplicação da teoria de controladores avançados, entretanto, a sua utilização no setor produtivo ainda é incipiente. Apresenta-se, neste trabalho, uma automação híbrida alternativa para monitoramento, em tempo real, das variáveis de processo de um sistema para precipitação da enzima bromelina com supervisão, em tempo real, das condições do processo sob diferentes perturbações na carga, usando estratégia SISO em arquitetura de rede Fieldbus. Além disso, por se tratar de um bioprocesso, em batelada, as não linearidades e o aspecto essencialmente transiente da operação evidenciam a inevitável prioridade na aplicação dos controladores avançados, uma vez que os controladores convencionais possuem ação limitada neste tipo de sistema, garantindo a qualidade final da enzima obtida. Através dos resultados obtidos pôde-se comprovar a que ambos os controladores PID convencional e adaptativo tiveram um bom desempenho na manutenção da temperatura, porém houve um melhor desempenho com o PID adaptativo como foi observado pelos parâmetros de desempenho ITAE, overshoot e tempo de subida / Abstract: Fieldbus technology and intelligent sensors/actuators are increasingly being used in automated systems, opening up new possibilities for distributed control structures, mainly in new plants and research applications where is very important to have a flexible automation structure to different plant conditions with huge flow of information. Significant improvements have been seen in advanced controllers over the last years. However, linear PID controller is still applied extensively in industrial practice. The reason lies in its robustness and well-Known control design and implementation, although assumptions, simplifications, or lumping parameters are often made to build a mathematical model that may be far from the real situation. The behavior of most physical systems, especially bath systems, is nonlinear. Linear control may be effective for local operation, but is inadequate for controlling operations over a broad range. Adaptive controllers are nonlinear systems, which are commonly based on linear control theory. Despite many publications in the last decades illustrating advantages of adaptive controllers, this Kind of control is still not so common in industrial practice. One of reasons for the low incidence of application is relative difficulty to implement this controller. In this study, a comparative experimental design and tuning of conventional PID and adaptive PID controllers was developed for a pilot plant batch to precipitate of enzyme bromelain, using SISO strategy in fieldbus network architecture. The system was applied to the on line control of temperature of the extraction tank, involving a performance control analysis, under different load disturbances. From the results of this work, both controllers were considered suitable to control the temperature of the fedbatch tank. Nevertheless, the closed loop performance was improved under adaptive PID controller: the performance index ITAE, the overshoot and the rise time decreased. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química