Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T22:24:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315035.pdf: 3222498 bytes, checksum: 637341fc78e12adbdefa9c4b49a5c6d4 (MD5) / Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo relacionado ao controlador preditivo DMC (Dynamic Matrix Control) em suas formas linear e não-linear. O DMC é um controlador preditivo baseado em modelo (MPC - Model Predictive Control) que emprega os elementos da resposta ao degrau para gerar as predições da saída do processo. A ampla utilização de sua forma linear ocorre devido à simplicidade dos modelos lineares empregados para representar o comportamento do processo, mas estes se tornam inadequados quando é necessária uma representação mais realística de um processo complexo. Os processos reais geralmente apresentam características não-lineares que devem ser representadas por modelos não-lineares. O modelo de Hammerstein, que é formado por uma parcela estática não-linear e uma parcela dinâmica linear, é o selecionado para representar os processos não-lineares desta dissertação. Este modelo apresenta propriedades que simplificam o projeto do controlador DMC não-linear e possibilitam a determinação de uma solução analítica para o problema de minimização da função custo (caso sem restrições). Primeiramente, é realizado um estudo sobre o efeito da sintonia dos parâmetros do controlador DMC e sobre métodos para realizar estas sintonias de forma eficiente. Além disto, são apresentadas novas estruturas para o controlador DMC (DMC-RST e DMC-IMC), considerando também os casos com restrição de controle. Através de modelos de Hammerstein, é comprovada a ineficiência do controlador DMC linear em meio a sistemas não-lineares. E como solução para este problema são introduzidos o controle linearizante e o controle DMC não-linear baseado em modelo de Hammerstein. Também é exposto neste trabalho métodos de resolução do problema da multiplicidade de soluções de controle para o sinal de controle não-linear.<br> / Abstract : This work aims to present a study related to the predictive controller DMC (Dynamic Matrix Control) in its linear and nonlinear forms. The DMC is a model predictive controller (MPC) that employs elements of the step response to generate predictions of the process output. The wide use of its linear form is due to the simplicity of linear models used to represent the process behavior, but these become inadequate when it is necessary a more realistic representation of a complex process. Real processes generally exhibit nonlinear characteristics that must be represented by nonlinear models. The Hammerstein model, which is composed by a nonlinear static portion and a linear dynamic portion, is selected to represent the nonlinear processes of this dissertation. This model has properties that simplify the nonlinear DMC design and enable the determination of an analytical solution for the problem of minimizing the cost function (unrestricted case). First of all, a study about the effect of tuning the DMC parameters and the methods for performing these tuning efficiently is accomplished. In addition, new structures are presented to the DMC (DMC-RST and DMC-IMC), also considering the cases with restricted control. Through Hammerstein models is shown the inefficiency of the linear DMC among nonlinear systems. As a solution to this problem is introduced the linearizing control and the nonlinear DMC based on a Hammerstein model. It is also exposed in this work methods of solving the problem of multiplicity of control solutions for the nonlinear control signal.

Using recently popularized invertible neural network We predict future video frames from complex dynamic scenes. Our invertible linear embedding (ILE) demonstrates successful learning, prediction and latent state inference. In contrast to other approaches, ILE does not use any explicit reconstruction loss or simplistic pixel-space assumptions. Instead, it leverages invertibility to optimize the likelihood of image sequences exactly, albeit indirectly.Experiments and comparisons against state of the art methods over synthetic and natural image sequences demonstrate the robustness of our approach, and a discussion of future work explores the opportunities our method might provide to other fields in which the accurate analysis and forecasting of non-linear dynamic systems is essential.

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Nous présentons dans cette thèse des théorèmes de point fixe pour des contractions multivoques définies sur des espaces métriques, et, sur des espaces de jauges munis d’un graphe. Nous illustrons également les applications de ces résultats à des inclusions intégrales et à la théorie des fractales. Cette thèse est composée de quatre articles qui sont présentés dans quatre chapitres. Dans le chapitre 1, nous établissons des résultats de point fixe pour des fonctions multivoques, appelées G-contractions faibles. Celles-ci envoient des points connexes dans des points connexes et contractent la longueur des chemins. Les ensembles de points fixes sont étudiés. La propriété d’invariance homotopique d’existence d’un point fixe est également établie pour une famille de Gcontractions multivoques faibles. Dans le chapitre 2, nous établissons l’existence de solutions pour des systèmes d’inclusions intégrales de Hammerstein sous des conditions de type de monotonie mixte. L’existence de solutions pour des systèmes d’inclusions différentielles avec conditions initiales ou conditions aux limites périodiques est également obtenue. Nos résultats s’appuient sur nos théorèmes de point fixe pour des G-contractions multivoques faibles établis au chapitre 1. Dans le chapitre 3, nous appliquons ces mêmes résultats de point fixe aux systèmes de fonctions itérées assujettis à un graphe orienté. Plus précisément, nous construisons un espace métrique muni d’un graphe G et une G-contraction appropriés. En utilisant les points fixes de cette G-contraction, nous obtenons plus d’information sur les attracteurs de ces systèmes de fonctions itérées. Dans le chapitre 4, nous considérons des contractions multivoques définies sur un espace de jauges muni d’un graphe. Nous prouvons un résultat de point fixe pour des fonctions multivoques qui envoient des points connexes dans des points connexes et qui satisfont une condition de contraction généralisée. Ensuite, nous étudions des systèmes infinis de fonctions itérées assujettis à un graphe orienté (H-IIFS). Nous donnons des conditions assurant l’existence d’un attracteur unique à un H-IIFS. Enfin, nous appliquons notre résultat de point fixe pour des contractions multivoques définies sur un espace de jauges muni d’un graphe pour obtenir plus d’information sur l’attracteur d’un H-IIFS. Plus précisément, nous construisons un espace de jauges muni d’un graphe G et une G-contraction appropriés tels que ses points fixes sont des sous-attracteurs du H-IIFS. / In this thesis, we present fixed point theorems for multivalued contractions defined on metric spaces, and, on gauge spaces endowed with directed graphs. We also illustrate the applications of these results to integral inclusions and to the theory of fractals. chapters. In Chapter 1, we establish fixed point results for the maps, called multivalued weak G-contractions, which send connected points to connected points and contract the length of paths. The fixed point sets are studied. The homotopical invariance property of having a fixed point is also established for a family of weak G-contractions. In Chapter 2, we establish the existence of solutions of systems of Hammerstein integral inclusions under mixed monotonicity type conditions. Existence of solutions to systems of differential inclusions with initial value condition or periodic boundary value condition are also obtained. Our results rely on our fixed point theorems for multivalued weak G-contractions established in Chapter 1. In Chapter 3, those fixed point results for multivalued G-contractions are applied to graph-directed iterated function systems. More precisely, we construct a suitable metric space endowed with a graph G and an appropriate G-contraction. Using the fixed points of this G-contraction, we obtain more information on the attractors of graph-directed iterated function systems. In Chapter 4, we consider multivalued maps defined on a complete gauge space endowed with a directed graph. We establish a fixed point result for maps which send connected points into connected points and satisfy a generalized contraction condition. Then, we study infinite graph-directed iterated function systems (H-IIFS). We give conditions insuring the existence of a unique attractor to an H-IIFS. Finally, we apply our fixed point result for multivalued contractions on gauge spaces endowed with a graph to obtain more information on the attractor of an H-IIFS. More precisely, we construct a suitable gauge space endowed with a graph G and a suitable multivalued G-contraction such that its fixed points are sub-attractors of the H-IIFS.

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Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AuciomarCTC_DISSERT.pdf: 1704122 bytes, checksum: fe303bbcf110f6668682831da2f3480d (MD5) Previous issue date: 2009-12-16 / The oscillations presents in control loops can cause damages in petrochemical industry. Canceling, or even preventing such oscillations, would save up to large amount of dollars. Studies have identified that one of the causes of these oscillations are the nonlinearities present on industrial process actuators. This study has the objective to develop a methodology for removal of the harmful effects of nonlinearities. Will be proposed an parameter estimation method to Hammerstein model, whose nonlinearity is represented by dead-zone or backlash. The estimated parameters will be used to construct inverse models of compensation. A simulated level system was used as a test platform. The valve that controls inflow has a nonlinearity. Results and describing function analysis show an improvement on system response / As oscila??es presentes nas malhas de controle podem causar preju?zos ? ind?stria petroqu?mica. Anular, ou at? mesmo amenizar tais oscila??es, acarretaria em uma grande economia. Estudos identificaram que um dos causadores destas oscila??es s?o as n?o linearidades presentes nos atuadores dos processos industriais. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia para cancelamento dos efeitos nocivos destas n?o linearidades. Ser? proposto um m?todo de estima??o de par?metros para o modelo de Hammerstein, cuja n?o linearidade ? representada pela zona-morta ou pela folga. Os par?metros estimados ser?o usados na constru??o de modelos inversos de compensa??o. Utilizou-se um sistema de n?vel simulado como plataforma de testes, o qual possui uma v?lvula de controle de fluxo da vaz?o de entrada com uma n?o linearidade associada. Resultados e a an?lise por fun??o descritiva mostram a melhoria do comportamento da sa?da do processo

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-21T15:01:16Z No. of bitstreams: 1 MOISÉS TAVARES DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 2264297 bytes, checksum: 0373ed53c40783016694166232616bf6 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-21T15:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MOISÉS TAVARES DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2014..pdf: 2264297 bytes, checksum: 0373ed53c40783016694166232616bf6 (MD5) Previous issue date: 2014-09 / Neste trabalho utiliza-se um método do Relé sob condições de não-linearidade e perturbação estática para identificação de modelos não-lineares do tipo Hammstein e Wiener. Este método do relé modificado garante uma saída simétrica do relé quando um estado estacionário cíclico é obtido, independente da perturbação estática, enquanto o método do relé original mostra uma saída assimétrica para processos não-lineares. Para modelos do tipo Wiener, é proposto um sinal de excitação que incorpora as vantagens do método do relé modificado e além disso, obtém as características da baixa frequência da excitação a partir da utilização de um pulso retangular. Para identificação de modelos do tipo Hammterin, inicialmente, o método do relé modificado é aplicado e assim os dados da resposta em frequência do subsistema dinâmico linear são obtidos. em seguida, um sinal triangular é utilizado para identificar a função estática não-linear da entrada. A principal dificuldade na identificação de modelos Hammstein e Wiener é a indisponibilidade do sinal intermediário. Dessa forma, são apresentados procedimentos para obtenção do sinal intermediário a partir do método do relé sob condições de não-linearidade. As técnicas de identificação apresentadas ao longo da dissertação são avaliadas em casos simulados e experimentais para verificar o desempenho de cada uma. / In this work is used a method of the relay feedback under conditions of non-linearity and static disturbance for identification of Hammerstein and Wiener-type nonlinear process. The relay feedback approach used guarantees a symmetrical output relay when a cyclic steady state is obtained, regardless of static disturbance, while the original method shows an asymmetric output relay in such conditions. For Wiener-type process is proposed an exitation signal that incorporates the advantages of the modified method relay feedback and in addition, characteristics of the obtained low frequency excitation from the use of a rectangular pulse. for identification of Hummerstein-type process, initially the method of modified relay is applied and so the data of frequency response of the linear dynamic subsystem are obtained. Then, a triangular signal is used to identify the static nonlinear function. The principal difficulty in the identification of Hammerstein and Wiener process is the unavailability of intermediate signal. Therefore, procedures for obtaining intermediate signal are presented from the relay feedback under conditions of non-linearity. The identification techniques presented throughout in this work are evaluated simulated and experimental cases to verify the performance of each

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EllonPM_DISSERT.pdf: 1231242 bytes, checksum: 49456bef5c0d0bfdc5bf49d689568b60 (MD5) Previous issue date: 2012-01-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Several mobile robots show non-linear behavior, mainly due friction phenomena between the mechanical parts of the robot or between the robot and the ground. Linear models are efficient in some cases, but it is necessary take the robot non-linearity in consideration when precise displacement and positioning are desired. In this work a parametric model identification procedure for a mobile robot with differential drive that considers the dead-zone in the robot actuators is proposed. The method consists in dividing the system into Hammerstein systems and then uses the key-term separation principle to present the input-output relations which shows the parameters from both linear and non-linear blocks. The parameters are then simultaneously estimated through a recursive least squares algorithm. The results shows that is possible to identify the dead-zone thresholds together with the linear parameters / V?rios rob?s m?veis apresentam comportamentos n?o-lineares, principalmente ocasionados por fen?menos de atrito entre as partes mec?nicas do rob? ou entre o rob? e o solo. Modelagens puramente lineares apresentam-se eficientes em alguns casos, mas ? preciso levar em considera??o as n?o-linearidades do rob? quando se deseja movimentos ou posicionamentos precisos. Este trabalho prop?e um procedimento de identifica??o param?trica do modelo de um rob? m?vel com acionamento diferencial, no qual s?o consideradas as n?o-linearidades do tipo zona-morta presentes nos atuadores do rob?. A proposta baseia-se no modelo de Hammerstein para dividir o sistema em blocos lineares e n?o-lineares. O princ?pio da separa??o do termo chave ? utilizado para demonstrar a rela??o entre as entradas e sa?das do sistema com os par?metros tanto da parcela linear quanto da n?o-linear. Os par?metros de ambas as parcelas s?o identificados simultaneamente, atrav?s de um algoritmo de m?nimos quadrados recursivo. Os resultados mostram que ? poss?vel identificar o valor os limites da zona-morta assim como os par?metros da parcela linear do modelo do sistema

Orientador: Prof. Dr. Luiz Alberto Luz de Almeida / Coorientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Capovilla / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Santo André, 2018. / O trabalho apresenta uma extensao da limitacao estatica Loop Proximity (..2..) do modelo de histerese para incorporar a componente reversivel de magnetizacao dependente de taxa para modelar nucleos de ferrite de energia e, possivelmente, materiais ferromagneticos baseados em ferro e niquel para aplicacoes de baixa frequencia. O modelo proposto e baseado em a combinacao do modelo estatico (..2..) com um filtro discreto dinamico linear de uma resposta de impulso infinita. Dois casos em que a histerese depende da frequencia de excitacao apresentada usando dados sinteticos para validar a capacidade do modelo para representar o comportamento de nucleos fisicos reais. A tecnica de otimizacao por enxames de particulas e empregada como um metodo para estimacao de parametros no resultado modelo estatico-dinamico nao linear. Os resultados da simulacao sao apresentados indicando que trouxemos a comunidade eletronica de potencia um modelo de nucleo promissor e alternativo para componentes magneticos usado em fontes de energia renovaveis. / We present an extension of the static Limiting Loop Proximity ..2.. hysteresis model to incorporate reversible magnetization and rate-dependency to model power ferrite cores and, possibly, ferromagnetic materials based on iron and nickel for low-frequency applications. The proposed model is based on the combination of the ..2.. static model with a dynamical discrete linear filter of an infinite impulse response. Two cases where the hysteresis depends on the excitation frequency are presented using synthetic data to validate de capacity of the model to behave as real physical cores. The particle swarm optimization is employed as a method for parameter estimation in the resulting nonlinear static-dynamic model. Simulation results are presented indicating that we brought to the power electronic community apromising and alternative core model for magnetic components used in renewable power sources.

[pt] Este trabalho tem como objetivo estudar estratégias de Controle Preditivo baseado em Modelo Não-Linear (NMPC) aplicadas a uma coluna de destilação despropanizadora simulada. Essas colunas são empregadas em unidades de processamento de gás natural (UPGNs) para a separação do produto propano do butano. Colunas de destilação possuem características particularmente desafiadoras sob o ponto de vista de controle, como: não-linearidades, grandes constantes de tempo, atraso, restrições de variáveis e inversão do sinal de ganho estático. Como as medidas de composição frequentemente possuem atrasos e dados esparsos, os sistemas de controle convencionais não são capazes de controlar a composição diretamente e possuem dificuldade em manter os produtos dentro das especificações. Contudo, controladores baseados em modelo possuem a habilidade de prever a composição através do modelo interno do processo, além de serem capazes de lidar com restrições. Na literatura, nenhuma aplicação do modelo de Hammerstein modificado para coluna de destilação ou para sistemas multivariáveis foi encontrada, sendo esta uma novidade. Desta forma, foram estudadas três estratégias de controle: controle PID tradicional, NMPC com modelo de Hammerstein modificado (H-NMPC) e NMPC com modelo por Redes Neurais (NN-NMPC). O sistema estudado foi identificado de forma a se obter valores numéricos adequados aos parâmetros dos modelos. A identificação dos parâmetros dos modelos e os algoritmos de NMPC foram implementados no ambiente MATLAB. A coluna de destilação foi simulada usando o Aspen Plus Dynamics. Como resultado, o H-NMPC teve o melhor desempenho de controle ao rastrear diferentes trajetórias de referência, a desacoplar as variáveis controladas e a rejeitar os distúrbios. Além disso, esta apresentou maior rapidez computacional comparado com a estratégia NNNMPC. / [en] This work aims to study strategies of Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) applied to a simulated depropanizer distillation column. These columns are used in natural gas processing units (NGPUs) for the separation of the product propane from butane. Distillation columns have particularly challenging features from the control point of view, such as: nonlinearities, large time constants, delay, variable constraints and static gain signal inversion. Because compositional measures often have delays and sparse data, conventional control systems are not able to control composition directly and have difficulty keeping products within specifications. However, model-based controllers predict composition through the internal process model, besides being able to handle constraints. In the literature, no applications of the modified Hammerstein model for distillation column or multivariable systems was found, so this is a novelty. Therefore, three control strategies were studied: traditional PID control, NMPC with modified Hammerstein model (H-NMPC) and NMPC with neural network model (NN-NMPC). The studied system was identified in order to obtain adequate numerical values of the model parameters. The model identification and the NMPC algorithms were implemented in the MATLAB environment. The distillation column was simulated using Aspen Plus Dynamics. As a result, the H-NMPC provided better control performance for different setpoint tracking, control variables decoupling, and disturbance rejection. Furthermore, it presented faster computational speed compared to NN-NMPC.