Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-05T13:21:28Z No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T18:15:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T18:15:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T18:16:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) Previous issue date: 2016-05-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Solid-state fermentation is characterized by the growth of microorganisms in absence of free water. In one hand, it is advantageous because simulates their natural environment, enabling the use of agro industrial residues in natura. On the other hand, it limits heat transfer between elements, restricting control over the temperature of the medium. In fact, the microbial growth and the product formation dynamics are directly affected by the environmental conditions and variations can be harmful to the process productivity. As a consequence, the temperature increase caused by metabolic heat needs to be avoided. Studies concerning the microbial dynamics dealing with these variations are scarce. Moreover, it was not found any control laws, with guarantee of stability, which was designed for a reference tracking and to minimize the disturbances effects. Thus, two fronts need to be addressed for the solid-state fermentation viability: the development of a mathematical model able to estimate the effects of environmental changes in the process; and a temperature control system able to handle the heat from microbial metabolism. The model was used in a computational algorithm in order to determine if there was a temperature profile that would be more favorable to the products formation. In this work two control laws were studied, a proportional integrative, because it is the most widespread in the industry, and a model base predictive controller, because of its multivariable control versatility. Both control laws were simulated and then implemented in an eleven liters agitated drum bioreactor. Some of the various methods for PI controller parameters settings had their performance and relative stability requirement evaluated. The one that was proved stable was implemented in the bioreactor. Due to the uncertainties of the fermentation process, a self-adjustment mechanism was added to the predictive controller, in spite of the developed mathematical model, in order to avoid some estimation mistakes caused by some non-estimated states of the real process. The controller achieved an adequate performance with this approach. The results showed that the microorganisms were more efficient at a constant 32°C temperature. In addition, both developed controllers presented appropriate results facing the fermentation process requirement, with mean deviances from the referential temperature below 0,6°C and a maximum error of 2,8°C. / Uma das características da fermentação em estado sólido é que ela ocorre na ausência de água livre. Isso a torna vantajosa por simular o ambiente natural dos microrganismos com possibilidade de uso de resíduos agroindustriais in natura. Por outro lado, dificulta a transferência de calor entre os elementos do processo e, com isso, a capacidade de controlar a temperatura do meio fica debilitada. Por sua vez, a dinâmica do crescimento microbiano e a formação de produtos de interesse estão diretamente relacionadas às condições ambientais, cujas variações podem ser prejudiciais à produtividade do processo. Ao mesmo tempo, o calor gerado pelo metabolismo microbiano aumenta a temperatura do processo, que necessita ser regulada. Estudos que revelam como os microrganismos se comportam frente essas variações são escassos. Além disso, não foram encontradas leis de controle para a FES, com garantia de estabilidade, a fim de se minimizar os efeitos dos distúrbios. Duas frentes se destacam para a viabilização da FES: o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de estimar os efeitos das variações das condições ambientais na dinâmica do processo e um sistema de controle da temperatura apropriado para lidar com os distúrbios gerados pelo crescimento celular. Em conjunto com a modelagem matemática, foram empregados mecanismos computacionais para averiguar qual seria o perfil de temperaturas que mais favorece à formação dos produtos. Por sua vez, foram estudados dois tipos de controladores: os proporcionais integrativos, pela ampla aplicação industrial, e os preditivos baseados em modelo, pela versatilidade no controle multivariável. Os sistemas de controle foram testados em um biorreator de 11 litros de volume nominal. Dentre várias, algumas metodologias para ajuste dos controladores proporcionais integrativos foram avaliadas nos quesitos desempenho e estabilidade relativa durante a fase de simulações. A metodologia que se provou estável nos testes realizados foi implementada no biorreator. Já para o controlador preditivo, frente às incertezas do processo fermentativo, foi necessário desenvolver um mecanismo de auto ajuste do modelo desenvolvido, a fim de que os erros dos estados não estimados do processo real fossem compensados e o controlador tivesse um desempenho adequado. Os resultados mostraram que o microrganismo, Aspergilus niger 3T5B8, produz uma quantidade maior de metabólitos de interesse a uma temperatura constante de 32°C. Além disso, ambos controladores utilizados apresentaram resultados apropriados aos requisitos do processo fermentativo, ou seja, com desvio médio da temperatura de referência menor do que 0,6°C.

O problema da predição da estrutura de proteínas (PPEP) é bastante conhecido na bioinformática. A identificação da conformação nativa de uma proteína permite predizer a sua função no organismo. Este conhecimento também é útil no desenvolvimento de novos fármacos ou na compreensão do mecanismo de várias doenças. Várias técnicas tem sido propostas para resolver este problema. Porém, o alto custo envolvido levou ao surgimento de vários modelos que simplificam, em parte, as estruturas protéicas. No entanto, mesmo com os modelos mais simplificados, a complexidade do problema traz inúmeros desafios computacionais na busca da sua conformação nativa. Este trabalho utiliza o algoritmo evolucionário denominado Evolução Diferenciada (ED) para solucionar o PPEP, representando as proteínas com o modelo AB (toy model), em duas e três dimensões (2D e 3D). O trabalho apresenta a implementação de duas versões da ED, paralelizadas num ambiente de processo em cluster, com Message Passing Interface e arquitetura mestre-escravo. Para a configuração dos operadores do algoritmo de ED, foram realizados vários estudos com diferentes configurações para ambos os modelos, e análises estatísticas determinaram quais os melhores valores. Além disso, foram criados dois operadores especiais: dizimação e mutação espelhada. O primeiro poder ser considerado um operador genérico, que pode ser utilizado em qualquer problema; o segundo é específico para o problema em questão. Além do algoritmo de ED básico, também foi proposta uma versão auto-adaptável, em que alguns de seus parâmetros são atualizados no decorrer da evolução. Os experimentos realizados utilizaram 4 sequências de aminoácidos de benchmark geradas a partir da sequência de Fibonacci, contendo entre 13 e 55 aminoácidos. Os resultados dos algoritmos de ED paralelos foram comparados com os resultados obtidos em outros trabalhos. O algoritmo de ED é capaz de obter resultados excelentes, competitivos com os métodos especializados, apesar de não atingir o ótimo conhecido em algumas instâncias. Os resultados promissores obtidos nesse trabalho mostram que o algoritmo de ED é adequado para o problema. Em trabalhos futuros poderão ser estudados novos operadores especiais ou outras técnicas de inspiração biológica, buscando melhorar os resultados. / Protein structure prediction is a well-known problem in bioinformactis. Identifying protein native conformation makes it possible to predict its function within the organism. Knowing this also helps in the development of new medicines and in comprehending how some illnesses work and act. During the past year some techniques have been proposed to solve this problem, but its high cost made it necessary to build models that simplify the protein structures. However, even with the simplicity of these models identifying the protein native conformation remains a highly complex, computationally challenging problem. This paper uses an evolutionary algorithm known as Differential Evolution (DE) to solve the protein structure prediction problem. The model used to represent the protein structure is the Toy Model (also known as the AB Model) in both 2D and 3D. This work implements two versions of the ED algorithm using a parallel architecture (master-slave) based on Message Passing interface in a cluster. A large number of tests were executed to define the final configuration of the DE operators for both models. A new set of special operators were developed: explosion and mirror mutation. We can consider the first as generic, because it can be used in any problem. The second one is more specific because it requires previous knowledge of the problem. Of the two DE algorithm implemented, one is a basic DE algorithm and the second is a self-adaptive DE. All tests executed in this work used four benchmark amino acid sequences generated from the Fibonacci sequence. Each sequence has 13 to 55 amino acids. The results for both parallel DE algorithms using both 2D and 3D models were compared with other works. The DE algorithm achieved excellent results. It did not achieve the optimal known values for some sequences, but it was competitive with other specialized methods. Overall results encourage further research toward the use of knowledge-based operators and biologically inspired techniques to improve DE algorithm performance.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:54:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielleSSC.pdf: 1582089 bytes, checksum: 60ca15361e82c560b730f3d2c8f4b062 (MD5) Previous issue date: 2009-03-27 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The Predictive Controller has been receiving plenty attention in the last decades, because the need to understand, to analyze, to predict and to control real systems has been quickly growing with the technological and industrial progress. The objective of this thesis is to present a contribution for the development and implementation of Nonlinear Predictive Controllers based on Hammerstein model, as well as to its make properties evaluation. In this case, in the Nonlinear Predictive Controller development the time-step linearization method is used and a compensation term is introduced in order to improve the controller performance. The main motivation of this thesis is the study and stability guarantee for the Nonlinear Predictive Controller based on Hammerstein model. In this case, was used the concepts of sections and Popov Theorem. Simulation results with literature models shows that the proposed approaches are able to control with good performance and to guarantee the systems stability / O Controle Preditivo tem recebido muita aten??o nas ?ltimas d?cadas, visto que a necessidade de compreender, analisar, predizer e controlar sistemas reais tem crescido rapidamente com o avan?o tecnol?gico e industrial. O objetivo desta tese ? apresentar uma contribui??o para o desenvolvimento e implementa??o de Controladores Preditivos N?o lineares baseado no modelo de Hammerstein, bem como fazer uma avalia??o de suas propriedades. Neste caso, no desenvolvimento do Controlador Preditivo N?o Linear utiliza-se o m?todo de lineariza??o por degrau de tempo e ? introduzido um termo de compensa??o a fim de melhorar o desempenho do mesmo. A principal motiva??o desta tese ? o estudo e a prova da estabilidade para o Controlador Preditivo N?o Linear baseado no modelo de Hammerstein. Para isso utilizou-se os conceitos de setores e Crit?rio de Popov. Testes de simula??o com modelos da literatura mostram que as abordagens propostas s?o capazes de controlar com um bom desempenho e garantir a estabilidade dos sistemas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HumbertoAS_DISSERT.pdf: 1011716 bytes, checksum: 2b872372fd085e114502d8002132d6ba (MD5) Previous issue date: 2010-03-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Postsurgical complication of hypertension may occur in cardiac patients. To decrease the chances of complication it is necessary to reduce elevated blood pressure as soon as possible. Continuous infusion of vasodilator drugs, such as sodium nitroprusside (Nipride), would quickly lower the blood pressure in most patients. However, each patient has a different sensitivity to infusion of Nipride. The parameters and the time delays of the system are initially unknown. Moreover, the parameters of the transfer function associated with a particular patient are time varying. the objective of the study is to develop a procedure for blood pressure control i the presence of uncertainty of parameters and considerable time delays. So, a methodology was developed multi-model, and for each such model a Preditive Controller can be a priori designed. An adaptive mechanism is then needed for deciding which controller should be dominant for a given plant / Em muitos procedimentos cir?rgicos existe a necessidade de realizar o controle da press?o arterial para, com isto, preservar a sa?de do paciente. Para diminuir as chances de uma complica??o, ? necess?rio reduzir a press?o arterial o mais r?pido poss?vel. A infus?o cont?nua de drogas vasodilatadoras, como o nitroprussiato de s?dio (NPS), reduz rapidamente a press?o arterial na maioria dos pacientes. Por?m, cada paciente tem uma sensibilidade diferente a infus?o do NPS, o que faz com que os par?metros e os atrasos do sistema sejam desconhecidos a priori. Al?m disso, os par?metros de uma fun??o de transfer?ncia associados ? um paciente particular s?o variantes no tempo. Desta forma, o objetivo do trabalho consiste em desenvolver uma metodologia capaz de controlar de forma autom?tica a press?o arterial na presen?a de incertezas de par?metros e de grandes atrasos. Para isso foi desenvolvida uma metodologia multi-modelo, onde para cada modelo existe um Controlador Preditivo especificamente sintonizado, e um mecanismo adaptativo decide qual controlador deve ser o dominante para uma determinada planta

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AndersonLOC.pdf: 406689 bytes, checksum: 691bbb5946a5ec4cddcd17c2240e9a91 (MD5) Previous issue date: 2003-12-12 / The present work presents the study and implementation of an adaptive bilinear compensated generalized predictive controller. This work uses conventional techniques of predictive control and includes techniques of adaptive control for better results. In order to solve control problems frequently found in the chemical industry, bilinear models are considered to represent the dynamics of the studied systems. Bilinear models are simpler than general nonlinear model, however it can to represent the intrinsic not-linearities of industrial processes. The linearization of the model, by the approach to time step quasilinear , is used to allow the application of the equations of the generalized predictive controller (GPC). Such linearization, however, generates an error of prediction, which is minimized through a compensation term. The term in study is implemented in an adaptive form, due to the nonlinear relationship between the input signal and the prediction error.Simulation results show the efficiency of adaptive predictive bilinear controller in comparison with the conventional. / O presente trabalho tem como objetivo o estudo e a implementa??o de um controlador preditivo generalizado bilinear adaptativamente compensado. Este trabalho utiliza t?cnicas de controle preditivo convencionais juntamente com t?cnicas de controle adaptativo na busca de um melhor resultado. No intuito de solucionar problemas de controle freq?entemente enfrentados pela ind?stria qu?mica, ? proposto o modelo bilinear para representar a din?mica dos sistemas em estudo. Os modelos bilineares s?o uma classe particular dentre os modelos n?o-lineares, por?m s?o por natureza mais simples que os modelos n?o lineares gerais e ainda conseguem representar as n?o-linearidades intr?nsecas dos processos industriais. A lineariza??o do modelo, pela aproxima??o quasilinear por degrau de tempo, ? utilizada para viabilizar a aplica??o das equa??es do controlador preditivo generalizado (GPC). Tal lineariza??o, no entanto, gera um erro de predi??o, o qual ? minimizado atrav?s de um termo de compensa??o. O termo em estudo ? implementado de forma adaptativa, dada a forte rela??o n?o-linear entre o sinal de entrada e o erro de predi??o. Resultados de simula??o mostram a efici?ncia do controlador preditivo bilinear adaptativo em compara??o com o convencional.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-11-14T12:32:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luiz Alberto do Couto - 2018.pdf: 3388759 bytes, checksum: 70a8308aa7f38be796baef2403a183c3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-11-14T13:00:55Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luiz Alberto do Couto - 2018.pdf: 3388759 bytes, checksum: 70a8308aa7f38be796baef2403a183c3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-14T13:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Luiz Alberto do Couto - 2018.pdf: 3388759 bytes, checksum: 70a8308aa7f38be796baef2403a183c3 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / This work presents an implementation and analysis of traction control and linear trepidation techniques, driven by a six - pulse fully controlled three - phase rectifier. The methodology addresses the construction of real reality, modeling by method of system identification, design and tuning of optimization processes. The comparisons between the techniques are their characteristics and their performances when performing statistics, verifying the robustness of the series in non-linear systems. Both techniques perform satisfactory in the execution of the control, correlating with the. / Este trabalho apresenta a implementação e análise das técnicas de controle por modos deslizantes e preditivo não linear, aplicados no controle de velocidade de motor de corrente contínua de excitação independente, acionado por retificador trifásico totalmente controlado de seis pulsos. A metodologia aborda a construção da bancada real, modelagem por método de identificação de sistemas, projeto e sintonia dos controladores utilizando processo de otimização. São realizadas comparações entre as referidas técnicas destacando suas características e desempenhos quando executadas em condições semelhantes, verificando a robustez das mesmas atuando em sistemas não lineares. Ambas as técnicas apresentam desempenho satisfatório na execução do controle, dependendo portanto, da análise do sistema a ser implementado para a determinação do método apropriado.

Uma das técnicas de controle avançado que vem ganhando destaque no cenário econômico e ecológico, focando maior sustentabilidade e a otimização dos processos, é o controle preditivo, o qual já vem sendo aplicado em indústrias químicas e petroquímicas. Esta dissertação trata do desenvolvimento de um controle preditivo aplicado a uma planta piloto de neutralização de pH, presente no Laboratório de Controle de Processos Industriais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O desenvolvimento do projeto pode ser dividido em quatro etapas: implementação das malhas de controle regulatório, identificação dos sistemas, construção do controlador preditivo, aplicações e análises experimentais. Na primeira etapa foi necessário estudar o sistema em questão e implementar algumas malhas internas usando controladores PID. Na segunda etapa foi realizada a identificação do modelo da planta, ressaltando que pontos de operação e ajuste de parâmetros internos são determinantes para a modelagem. Já na terceira etapa desenvolveu-se um controlador preditivo, através de softwares auxiliares como o MATLAB e o IIT 800xA da ABB, que foram utilizados para o desenvolvimento e implementação do algoritmo de controle. Por fim, na última etapa, foi feita a análise e comparação dos resultados, quando se submete à planta a um controlador PID, quando aplicado um controlador preditivo em cascata com controladores PID e quando se utiliza apenas o controlador preditivo com ação direta nos atuadores. / The predictive control is an advanced control technique which has gained evidence in the economic and ecological context because the search for sustainability and process optimization. This control has already been applied by the chemical and petrochemical industries. The purpose of this project is to develop a predictive controller which will be applied in a pH neutralization plant located in the Industrial Processes Control Laboratory at Polytechnic School of the University of São Paulo. The development of this project can be divided into four stages: implementation of regulatory control loops, identification of the system, construction of the predictive controller, applications and experimental analysis. The first step is necessary in order to study the plant and to implement some internal loops using PID controllers. In the second step, the identification process of the plant model will be done. It is important to note that operating points and internal parameter settings are very important for modeling. In the third stage, using the model obtained from the identification process, a predictive controller is built from auxiliary software such as MATLAB and IIT 800xA (by ABB), which will be used for the development and implementation of the control algorithm. Finally, the last step consists in collecting and analyzing the results of the pH neutralization plant. At this stage the responses of each controller will be compared: PID controller, MPC controller in cascade mode with PID and MPC controller acting directly on actuators.

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O Motor de RelutÃncia VariÃvel (MRV) vem cada vez mais chamando a atenÃÃo da indÃstria e da comunidade acadÃmica. Isso se deve ao crescente desenvolvimento da eletrÃnica de potÃncia e na Ãrea de microprocessadores nos Ãltimos anos, o que permitiu o avanÃo de outros sistemas de acionamentos tais como com MRV. A competitividade do MRV se justifica por seu baixo custo de produÃÃo e manutenÃÃo, uma elevada densidade de potÃncia, robustez e resistÃncia a faltas. O presente trabalho propÃe um esquema de controle robusto baseado em um Controlador Preditivo Generalizado (GPC) pertencente a famÃlia de Controladores Preditivos Baseados em Modelo (MPC) aplicados a malha de corrente e velocidade de um sistema de acionamento com MRV. O controlador proposto, assim como controladores tradicionais aplicados neste tipo de sistema tais como o controlador por Histerese e o controlador PID sÃo tambÃm aplicados com o objetivo de proporcionar meios de comparaÃÃo dos resultados experimentais obtidos. A estrutura do controlador à baseada no projeto de um filtro de modo a permitir uma resposta rÃpida, rejeiÃÃo a distÃrbios, atenuaÃÃo de ruÃdos e robustez com um baixo custo computacional. O controlador proposto foi implementado e os resultados comparados com controladores tradicionais e analisados quantitativamente por meio de Ãndices de desempenho. Para execuÃÃo das rotinas de controle foi utilizado um DSP das Texas Instruments (TMS320F28335), sendo suas caracterÃsticas principais apontadas. O algoritmo do software de controle à esquematizado. O trabalho fez uso da bancada de pesquisa em MRV do laboratÃrio do Grupo de Pesquisa em AutomaÃÃo e RobÃtica (GPAR) da Universidade Federal do Cearà (UFC).

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This work describes the study and implementation of a hybrid control technique applied to the positioning of the rotor shaft in a three-phase induction motor (IM). The machine has been modeled using the field oriented control (FOC) strategy. In additional, it is used three controllers to obtain the design of the position loop, each one with different operating characteristics. Initially, two constant gain controllers are associated with the position loop diagram in the FOC technique in order to obtain a fastest response, with disturbance rejection and without overshoot. Therefore, it used a Proportional (P) controller based on Ziegler-Nichols tuning method so that a faster system response is achieved and a predictive control strategy called Generalized Predictive Control (GPC), based on Proportional â Integral controller tuning form, to smooth the overshoot caused by the P controller. Subsequently, seeking a more efficient performance of the position control in the IM, It used a control strategy based on fuzzy logic that takes into account the weighting of P and GPC controllers together. For purposes of validation, simulations and experimental results of the P, GPC and hybrid control strategies are presented. The simulation was set up in Matlab/Simulink and the experimental plant was implemented with a Digital Signal Controller (DSC), manufactured by Texas Instruments TMS320F2812. Analyzing the results, the Proportional demonstrated the fastest reference tracking, among the others techniques, with a settling time of 0.25 seconds, however with overshoot. The GPC controller presented a longer accommodation time, about 2 seconds and without overshoot. The application of the hybrid proposed technique combine the fast tracking reference of the P controller, about 1 second to reach the reference, and without overshoot as in the GPC controller results. Besides, the robust characteristic of both controllers was maintained in the hybridization proposed technique. / Este trabalho descreve o estudo e implementaÃÃo de uma tÃcnica de controle hÃbrida aplicada ao posicionamento do eixo de um motor de induÃÃo trifÃsico (MIT). O motor de induÃÃo foi modelado usando-se a estratÃgia de controle de campo orientado a fim de projetar para a malha de posiÃÃo trÃs controladores, cada um com diferentes caracterÃsticas de operaÃÃo. Neste caso, incorporou-se inicialmente à malha de posiÃÃo da estratÃgia de controle de campo orientado a aÃÃo de dois controladores de ganho constante com o objetivo de posicionar o eixo de forma rÃpida, com pouco sobressinal e com rejeiÃÃo à perturbaÃÃo. Desta forma, utilizou-se um controlador Proporcional (P) com sintonia baseada em Ziegler-Nichols de modo a se obter uma caracterÃstica mais rÃpida do sistema e, uma estratÃgia de controle preditivo denominada de GPC (Generalized Predictive Control) com o objetivo de suavizar a aÃÃo do controlador P em termos de elevado sobressinal considerando a sintonia do controlador GPC baseada em um controlador Proporcional-Integral (PI). Posteriormente, para se obter um desempenho mais eficiente do controle de posiÃÃo do MIT, utilizou-se uma estratÃgia de controle baseada em lÃgica fuzzy de modo a se levar em conta a ponderaÃÃo dos controladores P e GPC, conjuntamente. Para fins de validaÃÃo sÃo apresentados resultados da aplicaÃÃo das estratÃgias de controle P, GPC e hÃbrida no controle de posiÃÃo do MIT a partir de simulaÃÃes em ambiente Matlab/Simulink e atravÃs da implementaÃÃo do sistema de controle de posiÃÃo utilizando-se um processador digital de sinais, o DSP TMS320F2812 fabricado pela Texas Instruments. A partir dos resultados encontrados, o Proporcional demonstrou um rÃpido seguimento de referÃncia, dentre as tÃcnicas utilizadas, com tempo de acomodaÃÃo experimental de 0,25 segundos, porÃm com sobressinal. O controlador GPC apresentou um tempo de acomodaÃÃo maior, cerca de 2 segundos e sem sobressinal. A aplicaÃÃo da tÃcnica hÃbrida proposta conseguiu combinar o rÃpido seguimento de referÃncia do Proporcional, levando cerca de 1 segundo para alcanÃar a referÃncia, e sem sobressinal como o controlador GPC. AlÃm do que, como os controladores possuem uma caracterÃstica robusta tambÃm se garantiu essa propriedade para o hibridismo proposto.

The use of robotic manipulators in industrial applications is continuously growing. Therefore, the proposal of novel kinematic architectures for robotic manipulators can be a strategy for coping with the required performance of specific tasks. On this matter, the parallel manipulators represent an alternative to fulfill this gap. The objective of this manuscript is to prove that the energy efficiency of parallel manipulators can be increased by the use of kinematic redundancy. Due to the presence of kinematic redundancy, the number of solutions to the inverse kinematics problem become infinite. Hence, a redundancy resolution scheme is required to select a suitable one among the infinite solutions. In this work, a model predictive control (MPC) based method is proposed as redundancy resolution scheme. This proposal is evaluated numerically and experimentally by comparing the energy consumption of non-redundant and kinematically redundant manipulators during the execution of pre-defined tasks. The non-redundant manipulator under study is the planar parallel 3RRR manipulator. This manipulator consists of three identical kinematic chains containing one active revolute joint and two passive revolute joints. Kinematic redundancies were added to the manipulator by including one active prismatic joint in each kinematic chain. In this way, the kinematically redundant manipulator under study is the planar parallel 3PRRR manipulator. By activating or locking the prismatic joints, up to three levels of kinematic redundancy can be evaluated. Numerical kinematic and dynamic models of the manipulators under study were derived not only for their numerical evaluation but also for the derivation of the model-based redundancy resolution scheme. Experimental data was acquired using the prototype built at the Laboratory of Dynamics at São Carlos School of Engineering at University of São Paulo. This experimental data was exploited for assessing the usability of the MPC for deriving a redundancy resolution scheme and for evaluating the impact of several levels of kinematic redundancy on the manipulator\'s energy consumption. Based on this data, one can conclude that MPC can be a suitable alternative for solve redundancy resolution problems and that the redundant parallel manipulators presented a lower energy consumption than the non-redundant one to execute the pre-defined tasks. The rate of reduction on the energy consumption achieved by the redundant manipulators varied between 6% and 60% depending on the task. Nevertheless, the numerical and experimental data presented differences in some particular cases. / O número de aplicações realizadas pelos manipuladores robóticos cresce continuamente. Assim, o desenvolvimento de novas arquiteturas para os manipuladores robóticos mais adaptadas a aplicações concretas é necessário. Destarte, os manipuladores paralelos constituem uma alternativa a ser considerada. O objetivo deste texto é provar que a eficiência energética dos manipuladores paralelos pode ser incrementada por meio da redundância cinemática. A presença de redundância cinemática implica um número infinito de soluções no problema da cinemática inversa. Logo, é precisso um esquema de resolução de redundância para escolher uma das soluções. No presente texto, um método baseado no modelo de controle preditivo (MPC), é proposto como esquema de resolução de redundância. Esta proposta é avaliada tanto numérica como experimentalmente comparando o consumo energético dos manipuladores não redundante e redundantes durante a execução de umas trajetórias predefinidas. O manipulador paralelo não redundante estudado é o 3RRR. Este manipulador é composto por três cadeias cinemáticas idênticas que incluem uma junta rotativa ativa e duas juntas rotativas passivas. Redundâncias cinemáticas foram adicionadas ao manipulador incluindo uma junta prismática ativa em cada uma das três cadeias cinemáticas, obtendo assim, o manipulador redundante 3PRRR. Ativando ou bloqueando as juntas prismáticas podem ser avaliados até três níveis de redundância cinemática. Modelos matemáticos dos manipuladores foram propostos tanto para a estabelecer uma avaliação numérica como para a dedução do esquema de resolução de redundância. Um protótipo do manipulador 3PRRR construído na Escola da Engenharia de São Carlos foi usado para realizar os experimentos. Os dados experimentais foram utilizados para comprovar a utilidade do MPC como esquema de resolução de redundância, e para avaliar os efeitos da redundância cinemática no consumo energético. Com fundamento nos resultados é possível concluir que o MPC pode ser uma alternativa adequada para resolver problemas de resolução de redundância e que os manipuladores paralelos redundantes apresentaram um menor consumo energético para realizar a mesma tarefa quando comparados aos não redundante. A taxa de redução da energia em favor dos manipuladores redundantes varia entre 6% e 60% dependendo da tarefa. Por outro lado, a análise numérica mostrou discrepâncias com a análise experimental em certas circunstâncias.