Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280373.pdf: 691014 bytes, checksum: a8e46068063b6782e5f37063a2626ff4 (MD5) / Input multiplicity deal with an output value as a function of two or more steady-state input values, showing maximum and/or minimum values in the steady-state relationship. The control design for input multiplicity plants is challenging when the setpoint plant coincides with one of these values. These maximum or minimum points have null steady-state gain and different dynamic behavior to each side of the maximum and/or minimum values, generating closed-loop stability problems. A benchmark plant with input multiplicity is the Van de Vusse reaction system. It is widely used in chemical process applications. For this plant the steady-state maximum value coincides with the optimal setpoint value for the process variable to be controlled. In reactors optimization fields this system is widely used in applications around the steady-state maximum value. In process control, although this system be considered for controller design, their use in control systems that operate in the steady-state maximum value has been limited, being normally used to assess control algorithms on plants working far from the steady-state maximum value. This work discusses the control design for the Van de Vusse reaction system in the steady-state maximum value, through a multiple modeling control strategy. For this purpose, both parametric and nonparametric modeling techniques are applied and the open-loop model performance is evaluated. Using multiple model techniques, control systems are designed, where several local models are utilized for deriving the global model. This global model is used to calculate the control output. For detection and to determine the number of models that will be applied, some performance indices are introduced. This work also analyzes qualitatively the relationships of both dynamic and static behaviors for input multiplicity systems, showing that in the control design and setpoint definition the analysis between these relations must be considered to assess the closed-loop stability. / A múltiplicidade de entrada refere-se à obtenção de um valor estável da variável de saída em função de dois ou mais valores da variável de entrada. Sistemas com multiplicidade de entrada exibem curvas estáticas com valores máximos ou mínimos e o problema de controle é desafiante quando o valor desejado de operação da planta coincide com um destes valores. Estes máximos ou mínimos apresentam ganho estático nulo e diferentes comportamentos dinâmicos na operação a esquerda ou direita do valor ótimo. Na área de processos químicos, um sistema benchmark de multiplicidade de entrada é o sistema de Van de Vusse. Neste sistema o valor máximo da curva de operação estática coincide com o valor ótimo da referência da variável de interesse a ser controlada. Na área de otimização de redes de reatores este sistema tem sido amplamente estudado. Na área de controle de processos, embora este sistema seja considerado para estudos de controle, o seu uso no projeto de controladores que operem no valor ótimo tem sido limitado, sendo normalmente referido como sistema de teste em projetos de controle com plantas trabalhando longe do valor ótimo de operação. Este trabalho é direcionado ao problema de controle do sistema de Van de Vusse no valor ótimo de operação, através de uma estratégia de modelagem múltipla. São aplicadas técnicas de modelagem paramétrica e não-paramétrica, por múltiplos modelos, avaliando o desempenho em malha aberta. Posteriormente, com base nas técnicas usadas, são projetados sistemas de controle que fazem uso do modelo da planta para o cálculo da saída de controle. Na definição da quantidade de modelos a serem utilizados, são introduzidos índices de detecção de número de modelos. O trabalho também apresenta relações de comportamento estático e dinâmico para estes sistemas, mostrando que no projeto de controle e definição das referências de operação a análise destas relações deve ser levada em consideração visando a estabilidade de malha.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:29:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280141.pdf: 6684381 bytes, checksum: c8d99eec8323bb2c59242d0f55062fb7 (MD5) / O ambiente no fundo de poços de petróleo é hostil. Altas pressões e temperaturas freqüentemente combinadas com a presença de fluidos ácidos são um desafio para a instalação de instrumentação de fundo de poço. Além das condições do ambiente, há a dificuldade de prover limentação de energia para esses instrumentos e meios de comunicação com a superfície. Não menos importante é o desafio tecnológico da medição das vazões de água, óleo e gás em escoamento multifásico com técnicas não intrusivas e com baixa perda de pressão. Para completações em águas profundas e especialmente com a cabeça do poço instalada no fundo do mar (árvore de Natal molhada), uma operação para a troca de um instrumento de fundo de poço pode significar custos da ordem de até dezenas de milhões de dólares. Esta situação inibiu por muito tempo o desenvolvimento de instrumentação para fundo de poço e possivelmente foi um dos fatores que influenciou o baixo nível de pesquisa em modelos e técnicas de controle e automação da produção já que para controlar deve-se medir. Felizmente, nos últimos 10 anos, tem havido um grande desenvolvimento de instrumentos de medição e atuação para uso no fundo de poços. Paralelamente ao esforço na área de instrumentação tem havido avanços no desenvolvimento de técnicas de controle e automação para a produção de petróleo protagonizada pelas grandes empresas operadoras. As soluções propostas por cada empresa recebem diferentes enominações como Campo Inteligente, Poço Inteligente, Gerenciamento digital e Integrado da Produção, etc., mas, independente da denominação, consistem na aplicação de técnicas de controle, automação e otimização para o desenvolvimento de um campo de petróleo. Freqüentemente as soluções propostas são incipientes e utilizam heurísticas nas tomadas de decisões frente à falta de modelos representativos dos processos e da ausência de medição de todas as variáveis necessárias. Em alguns projetos recentes de desenvolvimento de campos de petróleo torna-se evidente que o avanço da tecnologia de instrumentação de fundo de poço atropelou o desenvolvimento de modelos e algoritmos de controle que não estão preparados para utilizar as novas medições e capacidade de atuação para a melhoria do controle dos processos de explotação. Nesses casos a empresa operadora depara-se com o problema de ter mais informação do que pode utilizar. Em algumas instalações modernas a quantidade de informação é tanta que a dificuldade é determinar quais dados armazenar e em que taxa de amostragem uma vez que existe uma percepção de que essas informações não estão sendo utilizadas em toda sua plenitude. O algoritmo de controle preditivo para sistemas não lineares desenvolvido neste trabalho pode utilizar praticamente qualquer tipo de modelo do processo já que obtém a representação linearizada do sistema de forma numérica. Esta característica deve permitir sua utilização no controle e otimização da explotação de reservatórios utilizando simulador de reservatório como modelo do processo. A dinâmica lenta das principais variáveis e parâmetros do reservatório permitem tempos de amostragem tão grande como dias ou até meses o que facilitaria a aplicação do algoritmo. Um dos primeiros instrumentos de medição desenvolvidos para instalação em fundo de poço foram os sensores para a medição de pressão e temperatura (PDG) que hoje são instalados em praticamente todos os novos poços marítimos no Brasil. O trabalho trata do desenvolvimento de modelos e técnicas de controle para elevação de fluidos multifásico abordando a elevação artificial por injeção contínua de gás (GLC) e a elevação de fluido em riser submarino. A elevação por GLC é um dos métodos de elevação artificiais mais utilizados no Brasil respondendo por mais de 70 % da produção do petróleo nacional. Os desenvolvimentos pressupõem que os poços operando via GLC disponham da medição da pressão e temperatura de fundo dos poços, da medição da vazão de injeção de gás e da existência de chokes de injeção de gás com atuação automática. As contribuições do trabalho são o o desenvolvimento de modelos para utilização na descrição fenomenológica, otimização e controle do processo de elevação por GLC, o desenvolvimento de um algoritmo de controle MPC distribuído, o desenvolvimento de um algoritmo MPC prático para sistemas não lineares, o aplicação de otimização e controle a um grupo de poços operando via GLC e o a aplicação de controle na operação de um riser submarino.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:30:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 285897.pdf: 1812523 bytes, checksum: e3e125c535618fa9f455b09e1a9769cb (MD5) / O presente trabalho aborda o desenvolvimento de uma metodologia de projeto para o controle de plantas não lineares causais com restrições e tempos mortos dominantes, que operem em zonas de equilíbrio estáveis, tendo como base o controlador preditivo baseado em modelos locais e que contemple aspectos de robustez. Este controlador deve ser simples de implementar e aplicar, com baixo custo computacional. Para alcançar estes objetivos se estuda, se implementa, se analisa e se compara com outras técnicas existentes, um gerenciador de modelo local que captura com precisão a dinâmica não linear do processo entre pontos de operação, fazendo uso do modelo não linear da planta. Esta característica, combinada com uma sintonia on-line da penalização do controle, outorga ao sistema uniformidade no comportamento da saída e controle da planta em toda sua faixa de operação. Como algoritmo base, se usa um controlador preditivo DTC-GPC que combina as boas características dos controladores preditivos com um compensador de tempos mortos robusto. Este novo algoritmo é aplicado em várias plantas mediante simulação e também se implementa numa planta real. Os resultados mostram que o desempenho da nova proposta é superior a outras técnicas, seja de modelos locais e outras conhecidas, cumprindo também com as algumas das características desejadas para sua aplicação industrial.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:24:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294740.pdf: 1624748 bytes, checksum: 90ef655dc1d50f927f198a4ac7a6198d (MD5) / Algoritmos de controle preditivo baseado em modelo se destacam pela capacidade de lidar com aspectos relevantes, os quais estão presentes em grande parte dos problemas de controle avançado. Entre estes aspectos pode-se ressaltar a capacidade de tratar restrições nas variáveis envolvidas e a possibilidade de lidar, de forma natural, com sistemas não lineares, sistemas multivariáveis e processos com atraso. Particularmente com relação ao efeito do atraso, este é tratado implicitamente devido à utilização de predições e à obtenção do sinal de controle que otimiza um critério baseado nestas predições. Desta forma, a compensação do atraso é realizada no contexto do problema de otimização. No entanto, o atraso pode dificultar a obtenção de elementos que garantem estabilidade e/ou robustez. Além disso, sabe-se que estratégias tradicionais como o GPC (do inglês Generalized Predictive Control) e o DMC (do inglês Dynamic Matrix Control) apresentam problemas de robustez que estão relacionados ao tamanho do atraso. Neste trabalho será considerado o problema da compensação de atraso robusta para controladores preditivos. O principal objetivo é discutir a maneira pela qual o atraso afeta a robustez no contexto de controladores preditivos para sistemas lineares com atraso e restrições. Desta maneira, é possível garantir estabilidade e satisfação robusta de restrições para um sistema com atraso, utilizando estratégias de controle preditivo baseadas em modelos sem atraso.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:50:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229254.pdf: 2122573 bytes, checksum: a43d7e8dfffdf45277d2339f63bce8ad (MD5) / Neste trabalho é realizado o estudo e a implementação de um sistema tempo-real embarcado para realizar o controle de seguimento de trajetória em veículos autônomos. O sistema desenvolvido emprega técnica de controle preditivo baseado em modelo, sendo destinado ao controle do comportamento cinemático e também do comportamento dinâmico do veículo. O controle do comportamento cinemático é baseado em modelo linearizado utilizando sistema de coordenadas locais e técnica de geração de trajetórias de aproximação, buscando uma condução suave e factível. O controle do comportamento dinâmico é destinado a aplicações de alto desempenho. O projeto e a implementação do sistema em questão foram desenvolvidos com base no paradigma de orientação a objetos visando a obtenção de código modular e de fácil manutenção, e que apresente estrutura lógica favorável à reutilização de software e à portabilidade. Realizou-se também uma análise criteriosa das restrições temporais do sistema, por ser este um sistema de tempo-real. Através de ensaios experimentais em diferentes plataformas comprova-se a eficiência do sistema embarcado desenvolvido, tanto em termos das técnicas de controle como da estruturação da aplicação. This work presents design and implementation of a real-time embedded system for path following on autonomous vehicle applications. The system uses Model Based Predictive Control algorithm and can be applied to control the kinematic and the dynamic behavior of autonomous vehicles. The kinematic behavior control is based on a linearized model using local frame coordinates and approaching path, to get smooth and feasible guidance. The dynamic behavior control is destined to high performance applications. The system's design and implementation process is based on the object-orientated paradigm, aiming for modularity, maintainability, extensibility, and reusability of the system software. Furthermore, the design process was driven to design the system in a platform-independent manner. Due to real-time caracteristics, detailed time constrains analysis are also performed. Experimental tests were performed to validate the system's eficiency regarding the control technique as far as the application structuring.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-23T16:43:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As máquinas de relutância variável vêm recebendo significativa atenção tanto do setor acadêmico quanto da indústria na última década. Apesar das características favoráveis como simplicidade de construção, melhor relação conjugado/volume, baixa inércia, apresentam uma elevada oscilação de conjugado decorrente de sua estrutura de dupla saliência e dos efeitos de chaveamento de corrente entre fases. O conjugado é geralmente controlado via malha interna de corrente. Para se obter mínima oscilação de conjugado, a malha de controle de corrente é uma das mais importantes em um sistema de acionamento baseado em máquinas de relutância variável. A modelagem apropriada da malha de corrente da máquina de relutância variável é essencial na implementação de seu controle. Esta tese apresenta uma nova técnica de identificação baseada na resposta em freqüência do sistema e sem necessitar do prévio conhecimento dos parâmetros da máquina. Entre os controladores mais utilizados, destacam-se o controle de histerese e PWM, geralmente implementado com controlador PI ou PID. O primeiro é indicado para operações em alta velocidade enquanto o segundo é mais eficiente em baixas e médias velocidades. Uma alternativa aos controladores anteriores, quando requisitos de desempenho mais rigorosos se fazem necessário, são os controladores preditivos e auto-ajustáveis, os quais são proposições deste trabalho. Duas técnicas de controle preditivo, GMV e GPC, para sintonia de controladores PI, são utilizadas no controle de corrente do sistema de acionamento com o MRV. Simulações foram realizadas para verificação inicial do comportamento e da viabilidade de implementação dos controladores propostos. A avaliação dos controladores é feita através de índices de desempenho e análise de estabilidade robusta. Os resultados de simulações e resultados experimentais comprovam a viabilidade das técnicas apresentadas. O emprego das estratégias de controle preditivo para o controle da malha de corrente de sistema de acionamento baseado em máquina à relutância variável pode ser considerado uma contribuição deste trabalho à literatura. Um protótipo experimental foi também implementado com um controlador DSP e um conversor do tipo meia-ponte assimétrica para o acionamento de um MRV de 12/8. In the last decade Switched Reluctance Machines (SRMs) are receiving significant attention not only in the academic section but also in industry. In spite of presenting favorable characteristics such as construction simplicity, better relationship torque/volume, low inertia, they present a high torque ripple due to the your structure of couple saliency and switching current effects among the phases. The torque is often controlled via an inner current loop. To achieve good torque control, accurate command tracking for the current control is required. It means that the current loop control is one of the most important in the system drive for variable reluctance machines. An appropriate model of the switched reluctance motor is essential to its control implementation. This thesis presents a new technique for experimental linear model identification based on the system frequency response and without needing the previous knowledge of the parameters of the machine. Among the classical controllers working for the SRMs, there are the hysteresis control and PWM, typically implemented with PI or PID controller. The first is indicated for operations in high-speed while the second is more efficient in drops and averages speeds. An alternative to improve behavior of the previous controllers when more rigorous acting requirements are made necessary are the predictive and self-tuning controllers, which are investigated in this work. Two techniques of predictive control, GMV and GPC, for PI tuning are used in the control current of the system SRM drive. Numerical simulations were accomplished for the initial verification of the system behavior and for viability of the proposed controller implementation. The controller evaluation is made through performance indices and analysis of robust stability. Simulations and experimental results have proved the viability of the presented control techniques. The employment of predictive control strategies for the loop current control of system drive of the machine to the variable reluctance can be considered a contribution from this work to the literature. An experimental prototype was implemented with a DSP controller and with a power converter of the type asymmetric bridge for the drive of a SRM 12/8.

No campo de simulação dinâmica de processos, o entendimento da natureza dinâmica de processos químicos industriais é fundamental quando questões de projeto e de sistemas de processos surgem. As abordagens atualmente aplicadas, como Resposta Degrau (RD), Função de Transferência (FT) e representação Discreta em Espaços de Estado (DEE) apresentam algumas desvantagens, principalmente relacionadas a questões de amostragem fixa e à carga computacional envolvida na sua simulação. Tendo isso em mente, uma nova abordagem é proposta, valendo-se da parametrização das entradas do sistema por splines piecewise cúbicas e da representação de sistemas em espaços de estado no domínio contínuo, onde se torna possível, a partir de poucos dados que revelem a informação dinâmica do processo, a simulação do mesmo ao longo de um horizonte. A essa abordagem foi dada o nome de Spline Dynamic Matrix (SDM), tratando-se de uma construção análoga à Matriz Dinâmica (Cutler and Ramaker 1980) proposta no início da década de 80, onde a multiplicação da variação das entradas no sistema por uma matriz que compreenda toda a informação dinâmica do sistema permite o cálculo rápido das saídas do mesmo. Suportado por essa metodologia, propõe-se juntamente a formulação de um novo controlador preditivo baseado em modelo (MPC) linear, Spline Dynamic Matrix Controller (SDMC), onde a redução do número de variáveis do processo pode levar a uma resolução mais rápida e mais robusta. Para corroborar as proposições apresentadas, são apresentados resultados referentes à simulação de processos dinâmicos e à comparação do desempenho do novo MPC proposto com um MPC baseado em resposta degrau (versão clássica), para um estudo de caso SISO (Single Input Single Output), e com um MPC baseado em espaços de estado, para o caso MIMO (Multiple Input Multiple Output), validando o potencial e versatilidade da técnica. / In the field of dynamic simulation, an understanding of the dynamic behavior of chemical processes is important from both process design and process system perspectives. Several methodologies have been developed so far, such as Step Response (SR), Transfer Function (TF) and Discrete State Space representation (DSS). Such approaches, however, have some disadvantages, regarding simulation speed, computational load and fixed sampling. From this premise, a new approach is proposed, where the input parametrization by piecewise cubic splines is combined with state space representation in the continuous domain, guaranteeing, from few data that gathers all the process dynamic information, simulation along a certain horizon. Such representation is called Spline Dynamic Matrix (SDM), inspired in the likewise representation of the Dynamic Matrix (DM) (Cutler and Ramaker 1980) proposed in the early 80’s. The main idea resides in a multiplication of the input variation by a matrix that can embrace all the dynamic data, allowing a fast output calculation. By using this methodology, a new linear model predictive controller (MPC) is also proposed, Spline Dynamic Matrix Controller (SDMC), where the variable diminishment could lead to a faster and more robust resolution. So that such propositions can be validated, results are presented regarding dynamic process simulation and comparison of the performance achieved by the MPC proposed in this dissertation. In order to accomplish that, one MPC based on SR representation, for a SISO (Single Input Single Output) case study, and another one based on state space representation, for a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system, were used, confirming that the potential and versatility of SDM technique can be truly perceived.

Submitted by Tiago Ribeiro Trindade (ttrindade.ee@gmail.com) on 2017-05-23T20:00:46Z No. of bitstreams: 1 3b295d1ea6ff1bc87ae91070855b4ddf.pdf: 32196319 bytes, checksum: 953135cd98fe93401aef62069bb8aa43 (MD5) / Approved for entry into archive by Flávia Sousa (flaviabs@ufba.br) on 2017-05-29T17:30:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 3b295d1ea6ff1bc87ae91070855b4ddf.pdf: 32196319 bytes, checksum: 953135cd98fe93401aef62069bb8aa43 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T17:30:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3b295d1ea6ff1bc87ae91070855b4ddf.pdf: 32196319 bytes, checksum: 953135cd98fe93401aef62069bb8aa43 (MD5) / Nesta tese propõe-se o projeto e o desenvolvimento de controladores de formação descentralizados para robôs móveis de diferentes tipos. As soluções baseiam-se na utilização de controladores preditivos não lineares NMPC de tempo contínuo para o cálculo das referências de pose e velocidade para cada robô da formação acoplados via função objetivo ou estados. A tarefa definida para os robôs em formação é o seguimento de caminhos espaciais, pré definidos ou adquiridos através de informações visuais, caso em que o controle é realizado diretamente no plano da imagem, através da utilização de características visuais simplificadas. Para o tratamento de formações e caminhos variantes no tempo, propõe-se uma abordagem para garantia de factibilidade recursiva sem demasiado aumento da complexidade algorítmica dos controladores locais. Tal abordagem baseia-se no relaxamento das restrições do problema de otimização sem penalização explícita na função objetivo. São apresentadas duas propostas para o controle de formação utilizando informações visuais, uma baseia-se num novo conceito de câmeras e caminhos virtuais e a outra implementa a estratégia líder seguidor tradicional. Decorrente da não linearidade dos modelos obtidos, surgem limitações nos horizontes de predição e controle, interferindo diretamente nos requisitos de estabilidade. Neste caso, a estabilidade é garantida através da adição de um custo terminal às funções objetivo e uma zona terminal para as restrições. Resultados simulados e experimentais são apresentados para demonstrar o desempenho das estratégias propostas em diversas situações. / This thesis proposes the design and the development of decentralized formation controllers for di erent types of mobile robots. The solutions are based on the use of continuous time non-linear model predictive formation controllers NMPC for the calculus of references of poses and velocity. The task de ned for the robots in formation are to track spacial paths, pre-speci ed or acquired through visual information, in wich case the control is accomplished direct from the image plane. For the handling of time-varying formations and paths, an approach is proposed to guarantee recursive feasibility without too much increase of the algorithmic complexity of the local controllers. Such an approach is based on the constraints relaxation of the optimization problem without any explicit penalty in the objective function. Two approaches are presented for Formation control using visual information, one based on a new concept of virtual cameras and paths and the other one implements the traditional Leader-Follower strategy. Due to the non-linearity of the obtained models, limitations on prediction and control horizons arise, directly interfering on the stability requirements. Simulated and experimental results are shown to demonstrate the good performance of the proposed strategies in di erent situations.

Submitted by Marcio Filho (marcio.kleber@ufba.br) on 2017-06-09T13:11:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Tiago Torres - Final.pdf: 3067345 bytes, checksum: 1842568e20cde36ba7250ab0f179b3d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-06-16T14:05:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Tiago Torres - Final.pdf: 3067345 bytes, checksum: 1842568e20cde36ba7250ab0f179b3d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T14:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Tiago Torres - Final.pdf: 3067345 bytes, checksum: 1842568e20cde36ba7250ab0f179b3d0 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta para o controle de um sistema de suspensão veicular semiativo utilizando um amortecedor magneto-reológico e um controlador baseado na técnica de controle preditivo baseado em modelo (MPC – Model-Predictive Control). O princípio de funcionamento dos amortecedores magnetoreológicos é evidenciado e o modelo de Bouc-Wen modificado é utilizado no trabalho. O controlador MPC é projetado para produzir a força ideal a ser utilizada pelo amortecedor, assegurando que a magnitude das forças calculadas pela lei de controle satisfaça às restrições físicas de passividade do amortecedor. A tensão requerida para o amortecedor MR produzir a força de controle estimada pelo controlador MPC é calculada por um algoritmo de controle clipped-optimal. Um modelo matemático não linear de um quarto de veículo com 2 graus de liberdade é utilizado e o desempenho do controle MPC proposto para o sistema de suspensão semiativa é investigado através de simulações numéricas e comparado com o desempenho do controlador LQR. Realiza-se a análise do desempenho dos controladores considerando excitações de estrada com perfil rampa, lombada, buraco e senoidal. Os resultados das simulações demonstram que o controle MPC proposto com malha de controle interna reduz as oscilações na carroceria, mantendo os níveis de aceleração abaixo dos considerados desconfortáveis pela norma BS 6841 (1987), contribuindo para o conforto dos passageiros. Também contribui com o aumento da segurança do veículo e melhora sua dirigibilidade, reduzindo o deslocamento vertical do conjunto eixo e roda e o espaço de trabalho do amortecedor. Além disso, o MPC mostra-se mais eficiente, reduzindo o consumo de energia pelo amortecedor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270115.pdf: 721008 bytes, checksum: ca97f74681cd607644d4f77a7043978f (MD5) / O controle preditivo, desde que passou a ser utilizado na industria, vem se mostrando uma importante tecnica de controle avan¸cado para processos, onde algumas caracteristicas como a capacidade de tratar restriçoes e utilizaçao de algoritmos que encontram solucoes otimas definem a grande vantagem de sua utilizacao. Na industria petroquimica ja existem diversas aplicacoes do controle preditivo, porem, devido a necessidade de troca de informaçoes com o processo, as vezes se torna inviavel devido ao esparsamento geografico dos elementos da planta. Uma alternativa e a utilizacao de controles distribuidos, que sao implementados localmente e trabalham em conjunto para que o desempenho final do controle seja igual ou ate mesmo superior ao controle preditivo centralizado. Este trabalho propoe uma estrutura de controle preditivo distribuido, baseado no modelo de espaco de estados, para ser utilizada em redes dinamicas lineares onde restricoes de saida e entrada de controle sao consideradas na formulacao. Metodos de ponto-interior sao utilizados para garantir que as solucoes produzidas por agentes de controle distribuidos consigam convergir para a solucao otima global do problema de controle do processo. Utilizando um modelo de coluna de destilacao e de uma rede de trafego urbano, o problema de regulacao e estabelecido e a abordagem distribuida e aplicada. Atraves de comparacoes com outras configuracoes centralizadas de controle alguns resultados teoricos e numericos sao obtidos. / Model predictive control, since its first use in industry, has proven to be an effective technique for advanced control. Its advantages stem from the capacity to handle constraints in a systematic way and the use of optimization algorithms that can find optimal solutions. Although many applications are found in the petrochemical industry, sometimes standart MPC become impractical due to the communications between the control center and the sensors, that are geographically scattered over the plant. An alternative is the use of distributed controls, which are locally implemented and work together so that the end performance is comparable to the centralized predictive control. This work proposes a distributed predictive control structure, based on the state-space model, to be used in linear dynamic networks where constraints on output and control-input are considered in the formulation. Interior-point methods are used to guarantee that the solutions produced by the agents in the distributed control can reach the global optimal solution of the control problem. Using a model of a distillation column and of an urban traffic network, the regulation problem is established and the distributed approach is applied. Through comparisons with other centralized control schemes some theoretical and numerical results are obtained.