Ένα από τα σύγχρονα προβλήματα που απασχολούν του την κοινωνία είναι το ενεργειακό πρόβλημα, απόρροια της σταδιακής εξάντλησης των συμβατικών πηγών ενέργειας. Μία ιδιαίτερα ελκυστική λύση, αποτελεί η αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ειδικά του ανέμου που παρέχει την αιολική ενέργεια. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τον έλεγχο ανεμογεννήτριας επαγωγικής μηχανής βραχυκυκλωμένου κλωβού(SCIG) με χρήση ασαφούς λογικής. Ο έλεγχος με ασαφή λογική είναι ταχέως αναπτυσσόμενος καθώς πλησιάζει πολύ στην ανθρώπινη λογική. Βασιστήκαμε πάνω σε ένα ήδη υπάρχον μοντέλο μη-γραμμικού ελέγχου για αυτό το είδος ανεμογεννήτριας και το μετατρέψαμε κατάλληλα για την σταδιακή εφαρμογή της ασαφούς λογικής. Το σύστημα προσομοιώθηκε με τη βοήθεια της εφαρμογής Simulink του λογισμικού Matlab. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται μέσω διαγραμμάτων και εξάγονται τα ανάλογα συμπεράσματα. / One of the current issues that concern the society is the energy problem of the gradual depletion of conventional energy sources. A particularly attractive solution is the exploitation of renewable energy sources, especially wind providing the wind. This thesis will deal with controlling wind turbine induction motor squirrel cage (SCIG) using fuzzy logic. The control with fuzzy logic is rapidly growing as it approaches the human sense. We relied on an existing model of nonlinear control for this type turbine and turned it suitable for the application of fuzzy logic. The system was simulated with the help of application Simulink software Matlab. The results are presented through diagrams and the relative conclusions are extracted.

Thesis (MScEng (Electrical and Electronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2010. / ENGLISH ABSTRACT: In recent years, the use of airships has become popular for observation purposes since they provide a cost effective alternative to other aircraft. For this project a lateral and longitudinal flight control system are required for waypoint navigation flight of an 8m long, non-rigid airship. The airship’s actuators include a rudder, elevator and a propulsion system which can be vectored longitudinally. Two airship models are evaluated for this project. A chosen model is linearised and a modal analysis is done. The modal analysis is compared to a previous modal study done on the YEZ-2A airship and is found to compare well. Each airship mode is discussed and the linear behaviour is compared to the behaviour of the non-linear model. A fuzzy logic controller design approach was undertaken for the design of speed, heading and height controllers. These non-linear controllers were designed for the non-linear model, due to the following reasons: Fuzzy logic controllers show tolerance to model inaccuracies. Complexity of design is simple. Controllers can be adjusted intuitively. Fuzzy logic controllers can be combined with conventional control techniques. Simulation results showed adequate lateral and longitudinal performance, even when subjected to light wind conditions and disturbances. The inertial measuring unit implemented in a previous project is used and additional hardware is designed and implemented for the control of the airship’s actuators. Several improvements are made to the groundstation software to allow for activation of different controllers as well as for setting up the desired flight plan. The controller performance is tested through flight tests and shows adequate performance as well as controller potential. Although further work is still required for improving the controllers’ performance, this thesis acts as a platform for future research. / AFRIKAANSE OPSOMMING: In die afgelope paar jaar het die gebruik van die lugskepe gewild geword vir waarnemings doeleindes aangesien dit ’n koste effektiewe alternatief vir ander lugvaartuie bied. In hierdie projek word ’n laterale en longitudinale beheerstelsel benodig vir merker navigasie vlugte met ’n 8m lang, nierigiede lugskip. Die lugskip se aktueerders sluit in ’n rigtingroer, hoogteroer asook ’n aandrywing stelsel wat oorlangs gestuur kan word. Vir hierdie projek is twee lugskip modelle geïmplementeer. Die gekose model is gelineariseer en ’n modale analise is gedoen. Die modale analise is met ’n vorige modale studie vir die YEZ-2A lugskip vergelyk en wys soortegelyke linieêre gedrag. Die lugskip modusse is bespreek en die linieêre gedrag word met die gedrag van die nie-linieêre model vergelyk. Daar is op ’n fuzzy logiese beheerder ontwerp besluit vir die ontwerp van spoed, rigting en hoogte beheerders. Hierdie nie-linieêre beheerders is ontwerp vir die nie-linieêre model a.g.v. die volgende redes: Fuzzy logiese beheerders toon toleransie vir modellering of meetfoute. Kompleksiteit van die ontwerp is eenvoudig. Beheerders kan intuïtief aangepas word. Fuzzy logiese beheerders kan met konvensionele beheertegnieke gekombineer word. Simulasie resultate toon voldoende werkverrigtinge, selfs in die teenwoordigheid van ligte wind sowel as ander versteurings. Die inersiële metings eenheid, wat geïmplementeer is in ’n vorige projek, is gebruik en addisionele hardeware vir die beheer van die lugskip is aktueerders is ontwerp en geïmplementeer. Talle verbeterings is aangebring aan die grondstasie sagteware vir die aktiveer van die beheerders sowel as die uitleg van die gekose vlugplan. Die beheerders se werksverrigtinge is getoets gedurende vlugtoetse en toon voldoende beheer vermoë sowel as beheerder potensiaal. Alhoewel verdere werk steeds nodig is vir die verbetering van die beheerders, dien hierdie tesis as ’n platform vir toekomstige navorsing.

Prognozuojant finansinių fondų dinamiką, dažniausiai sunku pasirinkti vieną iš daugelio esamų prognozavimo metodų, nes kiekvienas jų turi pranašumų ir trūkumų. Atlikta plačiai naudojamų prognozavimo metodų Soros, Bayeso, AR, Wiener analizė. Plačiai prognozavimui naudojami matematinės statistikos metodai, tačiau dažnai jie nagrinėja funkcijas su dideliais kintamųjų skaičiais. Tai daugelio diskretinių optimizavimo problemų atvejai. Norint apriboti klaidų skaičių reikia daugiau skaičiavimo bandymų. Dažnai bandymų skaičius turi didėti eksponentiškai. Gali būti kad įvykių statistikoje nėra duomenų kaip elgtis pagal tam tikrą situaciją. Dėl šių ir kitų priežasčių ieškoti kiti prognozavimo metodai. Šiame darbe finansinių fondų dinamikai prognozuoti naudojama miglotoji logika. Sukurta sistema prognozuoja įvykių grupių poveikius fondų kreivei, o ne remiasi statistika. Tai ekspertinis prognozavimo metodas. Miglotoji logika suteikia galimybę ekspertams analizuoti ir nusakyti probleminę sritį miglotomis taisyklėmis. Miglotosios taisyklės sudaromos iš žmogui suprantamų teiginių. Jomis ekspertai gali nustatyti sistemos įėjimo duomenis. Tokių įėjimo duomenų paklaida priklauso nuo specialistų patirties ir intuicijos įvertinti įvykių grupių poveikį fondų kreivei. Šiame darbe analizuoti fondų kreivės aproksimavimo būdai naudojant interpoliavimo ir suglodinimo metodus. Taip pat analizuotas Sklansky ir Gonzalez aproksimavimo algoritmas, kuris buvo realizuotas jį pamodifikavus. Bei pateikti... [toliau žr. visą tekstą] / Forecasting the dynamics of financial funds, often are difficult to choose one of the many existing prediction methods, because each of them has advantages and disadvantages. Performed widely used forecasting techniques Soros, Bayeso, AR, Wiener analysis. It is widely used in prediction methods of mathematical statistics. Often mathematical statistics methods examine the functions of the large number of variables. Large numbers of variables are the main problems in many cases for discreet optimization methods. To limit the number of errors in calculating it is need for more testing. Often number of experiments should increase exponentially. It is possible that the statistics of events do not behave according to the data of a certain situation. For these and other reasons there was seek for other forecasting methods. In this work, fuzzy logic used to predict the dynamics of financial funds. The developed system predicts event’s groups effects of funds curve, and are not based on statistics. This is expert prediction method. Fuzzy logic makes possible for experts to analyze and define the problematic area of vague rules. Fuzzy rules are made from statements which are easy to understand. Experts can detect the input data. Such input data error depends on the expert experience and intuition to assess the impact of events groups funds curve. In this work where analyzed approximation methods as interpolation and smoothing the curve. Approximation algorithm of Sklansky and Gonzalez... [to full text]

Os avanços da indústria aeronáutica têm sido garantidos pelo emprego de tecnologias inovadoras. Para controle aeroelástico o conceito de estrutura inteligente tem ganho cada vez mais espaço. Uma estrutura inteligente é um sistema de controle estrutural onde elementos estruturais, sensores, atuadores, leis de controle, eletrônica associada e processamento de sinais estão altamente integradas garantindo aumento de desempenho. Os desenvolvimentos nesta área têm sido muito animadores e envolve uma série de disciplinas. Nesse contexto, o presente trabalho tem como meta estudar uma estrutura inteligente onde a lei de controle é representada através da lógica difusa. Esse método não convencional de controle tem proporcionado avanços no trato de sistemas complexos, não lineares e com parâmetros imprecisos e ambíguos. Um modelo em elementos finitos de uma viga inteligente com atuadores piezelétricos incorporados é desenvolvido. O modelo baseia-se nas hipóteses de viga Euler-Bernoulli e no princípio variacional eletromecânico. O modelo em elementos finitos é validado para garantir o uso no projeto do controlador não convencional. Estratégias de controle não convencional baseadas em dois tipos de metodologia difusa para controle, isto é, modelo de Mamdani e de Takagi-Sugeno-Kang, são estudas. O controlador difuso é aplicado para reduzir a resposta vibratória da viga inteligente quando submetida a distúrbios mecânicos externos. Um estudo comparativo das duas metodologias de controlador difuso é realizado e discutido. Os resultados satisfatórios alcançados mostram que o uso de controladores difusos para alívio de vibrações em vigas com atuadores piezelétricos é apropriado. Também se observou que o modelo Takagi-Sugeno-Kang é o que mais se ajustou as necessidades e requerimentos do problema. / The advances in aeronautical industry have been ensured by the application of novel technologies. For aeroelastic control the intelligent structure concept has become increasingly important. An intelligent structure is a structural control system in which structural elements, sensors, actuators, control laws, associated electronics, and signal processing are highly integrated providing better performance. The developments in this area have been encouraging and multi-disciplinar. In this context, this work aims studying control laws for intelligent structures represented through the fuzzy logic. This non-conventional method for control has provided advances in treating complex, non-linear, imprecise, and ambiguous systems.A finite element model of an intelligent beam with piezoelectric actuators is developed. The model is based in the assumptions of an Euler-Bernoulli beam and the electromechanic variational principle. The finite element model is validated to ensure its use in non-conventional control design. Non-conventional control strategies based on the two fuzzy control methodologies, that are, the Mamdani and Takagi-Sugeno-Kang models, are investigated. The fuzzy control is applied to reduce the vibratory response of the intelligent beam due to external mechanical disturbances. A comparison between the two fuzzy control methodologies is shown and discussed. The satisfactory results achieved by this work have shown that the application of fuzzy control for the alleviation of vibrations in beams with piezoelectric actuators is appropriate. It is also observed that the Takagi-Sugeno-Kang fuzzy model has presented a better performance when compared with the Mamdani one.

O emprego de técnicas de controle para veículos submarinos, envolve muitas questões de interesse prático e teórico. Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um sistema de controle inteligente e adaptativo a ser aplicado na navegação de veículos submarinos semi-autônomos (VSSAs). Utiliza-se uma técnica baseada no controle nebuloso (fuzzy), visando gerenciar o veículo submarino no controle de velocidade, profundidade, orientação e na evasão de obstáculos. A operação de veículos submarinos usando a técnica proposta, exige a definição, análise e tratamento de um vasto conjunto de comandos complexos manipulados pelo controlador. A metodologia utilizada divide a ação de controle em 3 fases. A primeira trata do posicionamento inicial do veículo submarino, a segunda fase trata da sua navegação e a fase final de gerenciar o comportamento do veículo próximo da posição-objetivo. A implementação funcional do controlador e dividida em módulos. O primeiro módulo informa o comportamento do ambiente e do próprio veículo, fornecendo dados iniciais sobre seu posicionamento e sua profundidade; um segundo módulo trata da presença de obstáculos em diferentes direções com dados fornecidos por sonares e assim determina as ações para a evasão de obstáculos. A ação de controle e estabelecida usando conceitos da teoria nebulosa (fuzzy) no universo de discurso, através de variáveis lingüísticas e de regras de inferência definidas a partir do conhecimento de especialistas, que envolvem a imprecisão característica do comportamento humano. As informações no final do processo são concentradas, de forma que a ação de controle e determinada para que possa enviar sinais de controle aos atuadores. / The design of underwater vehicle involves a very large number of practical and theoretical problems. In this work, it is tackled the development of a intelligent and adaptive controller, to be used in the navigation of semi-autonomous underwater vehicles (SAUV). To achieve this goal, a technique based on the fuzzy theory was employed to control the vehicle movements, including the evasion of obstacles. The operation of underwater vehicles using this approach demands the definition and treatment of a vast set of complex commands, manipulated by the controller. The control action is subdivided into three stages, the first one deals the control action during the initial positioning of the vehicle, a second stage deals with the navigation itself and the final stage deals the control action when the vehicle is close to the objective-position. The functional development of the controller was also subdivided into modules. The first module deals with the management of input data such as environmental disturbances and initial vehicle position, such as depth of the vehicle. The second module deals the detection of obstacles in different directions and the optimal evasion action to avoid collisions. The control action during a mission is established using concepts of the Fuzzy theory in the universe of speech, through linguistic variables and rules of inference defined from the knowledge of specialists, involving the characteristic imprecision of human behavior. In the end of the process, the information is defuzzificated, so that control actions are determined, allowing a practical implementation.

As estruturas aeronáuticas estão sujeitas a diversas solicitações, devido principalmente às interações com o escoamento aerodinâmico, que podem causar distúrbios e vibrações, comprometendo seu desempenho. Diversas pesquisas vêm sendo realizadas para solucionar estes problemas. Dentre elas está o uso de atuadores e sensores piezelétricos integrados na estrutura, que juntamente com um sistema de controle passa a ser denominada estrutura inteligente, a qual promove o controle ativo de vibrações garantindo um aumento no desempenho. O objetivo deste trabalho é obter parâmetros ótimos de um controlador não convencional baseado na lógica difusa para controle de vibrações em uma viga com atuadores e sensores piezelétricos. A viga e elementos piezelétricos são modelados pelo método de elementos finitos utilizando o princípio variacional eletromecânico. O sistema de controle difuso, o qual está se tornando amplamente utilizado principalmente devido à sua capacidade de representar sistemas não lineares e complexos, é baseado nos modelos difusos de Mamdani e Takagi-Sugeno-Kang. A otimização é feita através de algoritmo genético que é um processo de procura probabilística baseado nas leis de seleção natural influenciadas pelas teorias de Charles Darwin. São otimizados os valores dos ganhos de controle, bem como os suportes dos conjuntos difusos da base de conhecimento. São feitas comparações com o controlador difuso obtido por processo de ajuste manual. / Aeronautical structures are subject to a variety of loads, due mainly to the iteration with the aerodynamic flow that can present disturbances, compromising their performance. Various researches have been carried out to solve these problems. Among them, the use of piezoelectric actuators and sensors integrated to the structure, jointly with a control system, the so-called smart structure technology, has been seen with good potentiaI. A smart structure promotes active vibration control, guaranteeing a performance increase. The objective of this work is to obtain optimal control parameters of a non-conventional vibration controller based on the fuzzy logic. A smart beam with piezoelectric actuators and sensors, that has been modeled by the finite element method, has been used to controI. The fuzzy control, which is becoming broadly utilized, mainly due to its capacity to represent complex and non-linear systems, is based in Mamdani and Takagi-Sugeno-Kang fuzzy models. The optimization scheme is based on genetic algorithms, a methodology inspired on the natural selection laws influenced by the Darwin\'s theories. Gains values and membership functions are optimized. Comparisons with the fuzzy controller achieved by trial and error parameters tuning are presented.

Este trabalho tem como principal objetivo o projeto de um controlador fuzzy para o controle da taxa de aplicação de herbicidas de acordo com mapas de infestação de plantas daninhas georeferenciados usando válvulas reguladoras comerciais. São considerados dois tipos de válvulas reguladoras para o controle da vazão de saída. No primeiro tipo a área de passagem é controlada por meio de uma agulha e no segundo por meio de um perfil esférico. O projeto do controlador fuzzy foi baseado nos ganhos de um controlador PID obtidos a partir de modelos do sistema de aplicação de defensivos agrícolas considerando 3 pontos de operação e ensaios realizados em um protótipo estático de um sistema de pulverização. Foram elaboradas uma interface para o acionamento da válvula reguladora e das válvulas de seção da barra de aplicação e um simulador em ambiente LabView para testar os algoritmos de controle desenvolvidos e efetuar testes preliminares de desempenho. Resultados de ensaios com o simulador e com o protótipo foram obtidos para dois casos: no primeiro variou-se a referência e no segundo introduziu-se uma perturbação com o desligamento de válvulas de seções da barra de aplicação. Finalmente, as respostas para os controladores PID e fuzzy obtidos foram avaliadas e comparadas. Resultados de ensaios com o simulador e protótipo mostram a eficiência do controlador fuzzy obtido para a mudança de referência e introdução de perturbação com o desligamento de uma das válvulas de seção. / The main goal of this work is the design of fuzzy controllers for a rate herbicide application control according to an infestation map of georeferenced weeds using commercial regulator valves. To control the out flow two types of valves are considered. In the first type the crossing area is controlled through a needle and in the second type through a spheric profile. The fuzzy control design was based on PID controllers obtained from the sprayer system models and tests in a static sprayer prototype. An interface and a simulator in LabView environment were built to implement and test the performance of the developed control algoritms. Simulation and experimental results were obtained for two cases. In the first, the set point was varied and in the second a perturbation was applied by disconnecting sections valves of the application bar. Finally, the obtained results for the PID and fuzzy controllers are evaluated and compared. Results of tests and simulator showed the efficiency of the obtained fuzzy controler in respect to reference changes and to a perturbation input when a section bar was turned off.

As estruturas aeronáuticas estão sujeitas a diversas solicitações, devido principalmente às interações com o escoamento aerodinâmico, que podem causar distúrbios e vibrações, comprometendo seu desempenho. Diversas pesquisas vêm sendo realizadas para solucionar estes problemas. Dentre elas está o uso de atuadores e sensores piezelétricos integrados na estrutura, que juntamente com um sistema de controle passa a ser denominada estrutura inteligente, a qual promove o controle ativo de vibrações garantindo um aumento no desempenho. O objetivo deste trabalho é obter parâmetros ótimos de um controlador não convencional baseado na lógica difusa para controle de vibrações em uma viga com atuadores e sensores piezelétricos. A viga e elementos piezelétricos são modelados pelo método de elementos finitos utilizando o princípio variacional eletromecânico. O sistema de controle difuso, o qual está se tornando amplamente utilizado principalmente devido à sua capacidade de representar sistemas não lineares e complexos, é baseado nos modelos difusos de Mamdani e Takagi-Sugeno-Kang. A otimização é feita através de algoritmo genético que é um processo de procura probabilística baseado nas leis de seleção natural influenciadas pelas teorias de Charles Darwin. São otimizados os valores dos ganhos de controle, bem como os suportes dos conjuntos difusos da base de conhecimento. São feitas comparações com o controlador difuso obtido por processo de ajuste manual. / Aeronautical structures are subject to a variety of loads, due mainly to the iteration with the aerodynamic flow that can present disturbances, compromising their performance. Various researches have been carried out to solve these problems. Among them, the use of piezoelectric actuators and sensors integrated to the structure, jointly with a control system, the so-called smart structure technology, has been seen with good potentiaI. A smart structure promotes active vibration control, guaranteeing a performance increase. The objective of this work is to obtain optimal control parameters of a non-conventional vibration controller based on the fuzzy logic. A smart beam with piezoelectric actuators and sensors, that has been modeled by the finite element method, has been used to controI. The fuzzy control, which is becoming broadly utilized, mainly due to its capacity to represent complex and non-linear systems, is based in Mamdani and Takagi-Sugeno-Kang fuzzy models. The optimization scheme is based on genetic algorithms, a methodology inspired on the natural selection laws influenced by the Darwin\'s theories. Gains values and membership functions are optimized. Comparisons with the fuzzy controller achieved by trial and error parameters tuning are presented.

Este trabalho tem como principal objetivo o projeto de um controlador fuzzy para o controle da taxa de aplicação de herbicidas de acordo com mapas de infestação de plantas daninhas georeferenciados usando válvulas reguladoras comerciais. São considerados dois tipos de válvulas reguladoras para o controle da vazão de saída. No primeiro tipo a área de passagem é controlada por meio de uma agulha e no segundo por meio de um perfil esférico. O projeto do controlador fuzzy foi baseado nos ganhos de um controlador PID obtidos a partir de modelos do sistema de aplicação de defensivos agrícolas considerando 3 pontos de operação e ensaios realizados em um protótipo estático de um sistema de pulverização. Foram elaboradas uma interface para o acionamento da válvula reguladora e das válvulas de seção da barra de aplicação e um simulador em ambiente LabView para testar os algoritmos de controle desenvolvidos e efetuar testes preliminares de desempenho. Resultados de ensaios com o simulador e com o protótipo foram obtidos para dois casos: no primeiro variou-se a referência e no segundo introduziu-se uma perturbação com o desligamento de válvulas de seções da barra de aplicação. Finalmente, as respostas para os controladores PID e fuzzy obtidos foram avaliadas e comparadas. Resultados de ensaios com o simulador e protótipo mostram a eficiência do controlador fuzzy obtido para a mudança de referência e introdução de perturbação com o desligamento de uma das válvulas de seção. / The main goal of this work is the design of fuzzy controllers for a rate herbicide application control according to an infestation map of georeferenced weeds using commercial regulator valves. To control the out flow two types of valves are considered. In the first type the crossing area is controlled through a needle and in the second type through a spheric profile. The fuzzy control design was based on PID controllers obtained from the sprayer system models and tests in a static sprayer prototype. An interface and a simulator in LabView environment were built to implement and test the performance of the developed control algoritms. Simulation and experimental results were obtained for two cases. In the first, the set point was varied and in the second a perturbation was applied by disconnecting sections valves of the application bar. Finally, the obtained results for the PID and fuzzy controllers are evaluated and compared. Results of tests and simulator showed the efficiency of the obtained fuzzy controler in respect to reference changes and to a perturbation input when a section bar was turned off.

<p>To control the exhaust gas recirculation (EGR) and the exhaust brake, the position of a butterfly valve connected to a piston inside a pneumatic cylinder is controlled by altering the pressure inside the cylinder. This thesis evaluates the possibility to do this with pulse width modulation (PWM) controlled On/Off valves. The whole electro-pneumatic actuator system is built out of two On/Off valves and a cylinder.</p><p>A mathematical model of the system is constructed. The complete system model on state space form consists of nine states and is nonlinear. The model captures the dynamics of the system. The statics of the system is not captured as accurately. The model is still good enough to be used as aid when developing control strategies, since position feedback is available.</p><p>Automatic control strategies for the system are first developed and tested in simulation. The first approach is PID control. Because of the nonlinear properties of the system the results from a PID with a constant proportional part is unsatisfactory. To cope with the nonlinearities, a fuzzy controller is constructed; the results prove somewhat better, but not as good as expected due to implementation difficulties.</p><p>In a test bench the system is controlled by a P controller with feedforward from position. The feedforward strongly reduces the nonlinear behavior of the system. With this implementation the results that were hoped for with the fuzzy controller are reached.</p>