Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-11-23Bitstream added on 2014-06-13T19:19:27Z : No. of bitstreams: 1 silva_erp_dr_ilha.pdf: 2155421 bytes, checksum: 4781ef3e29238bac1eacd6e10b9b4b71 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho trata do problema de estabilização robusta de sistemas lineares contínuos no tempo sujeitos a incertezas do tipo politópicas no modelo. Todo o trabalho é fundamen- tado em leis de controle por realimentação da derivada do vetor de estado (realimentação derivativa). A motivação em utilizar a realimentação derivativa (u(t) = −Kd x(t)) em ̇ vez da realimentação do vetor de estado convencional é devido à facilidade de imple- mentação em algumas aplicações mecânicas, por exemplo, no controle de vibrações de sistemas mecânicos, nos quais sensores como acelerômetros têm sido utilizados para me- dir a derivada de segunda ordem (aceleração) de uma variável de estado (posição) desses sistemas. A metodologia apresenta condições suficientes na forma de desigualdades ma- triciais lineares (LMIs, acrônimo inglês para Linear Matrix Inequalities) para a síntese de controladores lineares robustos estáticos (Kd ), visando a princípio apenas a estabilização do sistema, na sequência a estabilização com restrição de taxa de decaimento (γ > 0) e por fim projetos que asseguram a D-estabilidade (alocação regional) robusta, restringindo os autovalores a uma determinada região do plano complexo. Os índices de desempenho de taxa de decaimento e D-estabilidade são adicionados no projeto dos controladores visto que, garantir apenas a estabilidade do sistema nem sempre é suficiente para um bom desempenho prático. As formulações LMIs são realizadas através de lemas largamente utilizados (Lema da Projeção Recíproca e Lema de Finsler) em análise de estabilidade e projetos de controladores para os mais diversos problemas. Estes lemas permitem o uso de uma função de Lyapunov dependente de parâmetros (PDLF, acrônimo inglês para Parameter-Dependent Lyapunov Function) para assegurar a estabilidade... / This work deals with the problem of robust stabilization of continuous-time linear sys- tems subjected to polytopic uncertainties in the plant. All our work is based on control techniques using only the state-derivative feedback. The motivation for the use of state- derivative feedback (u(t) = −Kd x(t)) instead of conventional state feedback is due to ease ̇ of implementation in some mechanical applications, for instance, in the vibration control of mechanical systems, in which sensors like accelerometers have been used to measure the second order derivative (acceleration) of one state variable (position) of these systems. The methodology presents sufficient conditions in the form of linear matrix inequalities (LMIs) for the synthesis of static linear robust controllers (Kd ), aiming at first only the system’s stability, followed by the system’s stability with decay rate (γ > 0) and finally designs that ensure the system’s robust D-stability (regional allocation), restricting the eigenvalues at a given region of the complex plane. The performance indexes of decay rate and D-stability are added in the controllers design since ensuring system’s stability only is not always sufficient for a good practical performance. The LMIs formulations are made through widely used lemmas (Reciprocal Projection Lemma and Finsler’s Lemma) in the stability analysis and in the controllers design for many problems. These lemmas allow the use of a parameter-dependent Lyapunov function (PDLF) to ensure the asymptotic stability of the systems in the sense of Lyapunov. Comparing with the existing litera- ture, in which the results consider classical LMIs formulations, based on the existence of a common quadratic Lyapunov function (CQLF) for the solution of the problems, the present work shows to be less conservative in most occasions. In many cases... (Complete abstract click electronic access below)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Matemática Pura e Aplicada, Florianópolis, 2015. / Submitted by Gesmar Kingeski Barbosa null (gesmar.k@ufsc.br) on 2016-01-15T11:20:39Z No. of bitstreams: 1 PMTM0029-M.pdf: 13037608 bytes, checksum: aa650ccc7a7e63bfa02b07d8f70c5de8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-15T11:20:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PMTM0029-M.pdf: 13037608 bytes, checksum: aa650ccc7a7e63bfa02b07d8f70c5de8 (MD5) Previous issue date: 1980-11

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-01-06T12:19:35Z No. of bitstreams: 1 2016_LucianoHugoMirandaFilho.pdf: 3394357 bytes, checksum: 7ad18dfc6355d15f6eedfde55ef01cf4 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-08T20:56:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_LucianoHugoMirandaFilho.pdf: 3394357 bytes, checksum: 7ad18dfc6355d15f6eedfde55ef01cf4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T20:56:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_LucianoHugoMirandaFilho.pdf: 3394357 bytes, checksum: 7ad18dfc6355d15f6eedfde55ef01cf4 (MD5) / Os expoentes de Lyapunov medem o nível de sensibilidade das trajetórias à pequenas variações nas condições iniciais. Essa propriedade é essencial na determinação de caoticidade nos sistemas dinâmicos. No contexto dos sistemas com interação de longo alcance, comparamos dois métodos usualmente utilizados na obtenção dos expoentes de Lyapunov: O método dos clones e o método tangente. O método dos clones calcula o espectro de Lyapunov gerando cópias de uma dinâmica referência, perturbadas em diferentes direções do espaçõ de fases. Já o método tangente depende fortemente da versão linearizada do sistema estudado. Os resultados apresentados, através da aplicação de ambos os métodos, dizem respeito ao modelo Hamiltoniano de campo médio com potencial cosseno e ao sistema de folhas autogravitantes. / The Lyapunov exponents measure the sensivity level of the trajectories to small variations in the initial conditions. Such property is essential to determine the chaoticity of dynamical systems. In the context of the long range interacting systems, we compare two methods commonly used to obtain the Lyapunov exponents: the method of clones (CM) and the tangent map (TM). The method of clones calculates the Lyapunov spectrum (LS) generating small perturbations of the original dynamics for diferent directions in the phase space. The tangent map approach relies strongly on the construction of a linearized version of the system in study. Numerical results of both methods are applied to cosine Hamiltonian Mean Field Model (HMF) and the 1-dimensional Gravitational sheet model (1DGS).

Orientador: Edvaldo Assunção / Banca: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Rodrigo Cardim / Banca: Roberto Kawakami Harrop Galvão / Banca: Flávio Andrade Faria / Resumo: Este trabalho trata do problema de estabilização robusta de sistemas lineares contínuos no tempo sujeitos a incertezas do tipo politópicas no modelo. Todo o trabalho é fundamen- tado em leis de controle por realimentação da derivada do vetor de estado (realimentação derivativa). A motivação em utilizar a realimentação derivativa (u(t) = −Kd x(t)) em ̇ vez da realimentação do vetor de estado convencional é devido à facilidade de imple- mentação em algumas aplicações mecânicas, por exemplo, no controle de vibrações de sistemas mecânicos, nos quais sensores como acelerômetros têm sido utilizados para me- dir a derivada de segunda ordem (aceleração) de uma variável de estado (posição) desses sistemas. A metodologia apresenta condições suficientes na forma de desigualdades ma- triciais lineares (LMIs, acrônimo inglês para Linear Matrix Inequalities) para a síntese de controladores lineares robustos estáticos (Kd ), visando a princípio apenas a estabilização do sistema, na sequência a estabilização com restrição de taxa de decaimento (γ > 0) e por fim projetos que asseguram a D-estabilidade (alocação regional) robusta, restringindo os autovalores a uma determinada região do plano complexo. Os índices de desempenho de taxa de decaimento e D-estabilidade são adicionados no projeto dos controladores visto que, garantir apenas a estabilidade do sistema nem sempre é suficiente para um bom desempenho prático. As formulações LMIs são realizadas através de lemas largamente utilizados (Lema da Projeção Recíproca e Lema de Finsler) em análise de estabilidade e projetos de controladores para os mais diversos problemas. Estes lemas permitem o uso de uma função de Lyapunov dependente de parâmetros (PDLF, acrônimo inglês para Parameter-Dependent Lyapunov Function) para assegurar a estabilidade... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work deals with the problem of robust stabilization of continuous-time linear sys- tems subjected to polytopic uncertainties in the plant. All our work is based on control techniques using only the state-derivative feedback. The motivation for the use of state- derivative feedback (u(t) = −Kd x(t)) instead of conventional state feedback is due to ease ̇ of implementation in some mechanical applications, for instance, in the vibration control of mechanical systems, in which sensors like accelerometers have been used to measure the second order derivative (acceleration) of one state variable (position) of these systems. The methodology presents sufficient conditions in the form of linear matrix inequalities (LMIs) for the synthesis of static linear robust controllers (Kd ), aiming at first only the system's stability, followed by the system's stability with decay rate (γ > 0) and finally designs that ensure the system's robust D-stability (regional allocation), restricting the eigenvalues at a given region of the complex plane. The performance indexes of decay rate and D-stability are added in the controllers design since ensuring system's stability only is not always sufficient for a good practical performance. The LMIs formulations are made through widely used lemmas (Reciprocal Projection Lemma and Finsler's Lemma) in the stability analysis and in the controllers design for many problems. These lemmas allow the use of a parameter-dependent Lyapunov function (PDLF) to ensure the asymptotic stability of the systems in the sense of Lyapunov. Comparing with the existing litera- ture, in which the results consider classical LMIs formulations, based on the existence of a common quadratic Lyapunov function (CQLF) for the solution of the problems, the present work shows to be less conservative in most occasions. In many cases... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador : Basilio E. A. Milani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-28T02:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_AlessandraDutra_D.pdf: 4008477 bytes, checksum: bad126e9e796aef7ecc084434839d458 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Esta tese é dedicada à análise de estabilidade de sistemas lineares discretos no tempo com controles em malha fechada com saturações ou zonas mortas, com atenção especial para sistemas instáveis em malha aberta. São considerados sistemas lineares com parâmetros perfeitamente conhecidose sistemas com parâmetros incertos restritos a um politopo compacto. Para sistemascom saturações, o objetivo principal é a determinação de estimativas poliedrais convexasda região de estabilidade assintótica local da origem. Para sistemas com zonas mortas, o objetivo principal é a determinação de aproximações poliedrais convexasexternas do mínimo conjunto de confinamento final uniforme contendo a origem, para delimitar e analisar a estabilidade de possível ciclo limite nele contido. Os problemas são tratados de acordo com o segundo método de Lyapunov através da caracterização e construção de funções de Lyapunov lineares por partes. As funçõesde Lyapunovsão caracterizadas e construídas utilizando formulações e algoritmos de programação linear / Abstract: This thesis is dedicated to stability analysis of linear discrete-time systems with saturation ar deadzone in feedback controls, with special attention to unstable open-Ioop systems. Linear systems with perfectly known parameters and systems with uncertain parameters constrained to a compact polytope are considered. For systems with saturations, the main objective is determination of convex polyhedral estimates of the region of local asymptotic stability of origino For systems with deadzones, the main objective is determination of external convex polyhedral approximations of the minimal uniform ultimate boundedness set containing origin, for delimitation and stability analysis of a possible limit cyc1einside it. The problems are treated according to second method of Lyapunov via characterization and construction of piecewise-linear Lyapunov functions. The Lyapunov functions are characterized and constructed using linear programming formulations and algorithms / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador : Pedro Luis Dias Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RicardoCoracaodeLeaoFontourade_M.pdf: 623656 bytes, checksum: 92bdf24d607947f0bff1fef165620ecb (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Pedro Luis Dias Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:30:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_DomingosCandidoWong_D.pdf: 4394101 bytes, checksum: b526232f4001fa8f3ab65ae67e966cce (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho trata da obtenção de condições suficientes de estabilidade robusta de sistemas lineares incertos (incerteza politópica), tanto contínuos quanto discretos no tempo, através de funções de Lyapunov dependentes de parâmetros e desigualdades matriciais lineares (em inglês, LMI's - Linear Matrix Inequalities). As condições de estabilidade robusta são usadas diretamente na determinação de domínios de estabilidade dos sistemas lineares incertos. O problema de estabilização robusta, via realimentação de estados, também é tratado através da parametrização convexa da solução da equação de Lyapunov, no contexto de sistemas lineares com controladores que variam com os parâmetros, usando como ponto de partida as condições suficientes de estabilidade robusta estabeleci das neste trabalho. Adicionalmente, a determinação de domínios de não fragilidade de controladores (em casos de realimentação de estática de estados ou da saída, e realimentação dinâmica de saída) é ilustrada. Tais condições suficientes de estabilidade robusta também são exploradas, em conjunto com os algoritmos genéticos (usados apenas como ferramentas de busca no universo de parâmetros do controlador), na obtenção de controladores robustos, trabalhando diretamente sobre o espaço dos parâmetros do controlador e permitindo a imposição de restrições de estrutura sobre os mesmos Finalmente, a síntese de controladores que variam linearmente com os parâmetros incertos também é apresentada como uma extensão da aplicação da abordagem que envolve algoritmos genéticos / Abstract: This work deals with the study of sufficient robust stability conditions for uncertain linear systems (politopic uncertainty), in both continuous and discrete-time, using parameter dependent Lyapunov functions and Linear Matrix Inequalities (LMI's). The robust stability conditions are directly used to determine the stability domain of uncertain linear systems. The state feedback stabilization problem is also treated through the convex parametrization of the solution of the associate Lyapunov equation, in the context of linear parameter varying systems, using as starting point the sufficient robust stability conditions obtained in this work. Additionaly, the determination of the non-fragile stability domains for the controlers (static state or output feedback, and dynamic output feedback) is illustrated. Those sufficient robust stability conditions are also exploited, in conjuction with genetic algorithms (here, used only as a search tool) to compute robust controllers, searching directly in the parameter domain of the controller, thus allowing the inc1usion of additional controller structure constraints. Finally, the synthesis of LPV controllers is also presented as an extention of the combined robust stability conditions and genetic algorithms approach / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

A teleoperation system is a master-slave robotic system in which the master and slave robots are at different geographical locations and synchronize their motions through the communication channel, with the goal of enabling the human operator to interact with a remote environment. The two primary objectives of bilateral teleoperation systems, position tracking and force feedback, are necessary for providing the user with high fidelity telepresence. However, time delays in communication channels impede the realization of the two objectives and even destabilize the system. To guarantee stability and improve performance, several damping injection-based controllers have been developed in this thesis for two channel and four channel teleoperation systems. For two channel teleoperation, an adaptive bounded state feedback controller has firstly been proposed to address teleoperation with time-varying delays, model uncertainties and bounded actuations. Next, a simplified and augmented globally exponentially convergent velocity observer has been designed and incorporated in the conventional P+d control to obtain stable bilateral teleoperation without using velocity measurements. Then, the more challenging bounded output feedback control problem has been solved by combining the bounded state feedback control and output feedback control two techniques with more conservative control gains. In four channel teleoperation, a hybrid damping and stiffness adjustment strategy has been introduced to tightly constrain the master and slave robots and achieve robust stability. Further, the nonsingular version is developed to conquer the singularity problem in the hybrid strategy, which has been proved to avoid unexpected torque spikes due to the singularity problem at zero velocities. Besides, this thesis has also provided a reduced-order controller to guarantee position coordination for arbitrarily large position errors and maintain the tight coupling between the master and slave sites. After concluding all the research results, future study directions are pointed out at the end of this thesis. / Graduate

This thesis is concerned with the qualitative and quantitative properties of solutions of certain classes of ordinary di erential equations (ODEs); in particular linear boundary value problems of second order ODE's and non-linear ODEs of order at most four. The Lyapunov's second method of special functions called Lyapunov functions are employed extensively in this thesis. We construct suitable complete Lyapunov functions to discuss the qualitative properties of solutions to certain classes of non-linear ordinary di erential equations considered. Though there is no unique way of constructing Lyapunov functions, We adopt Cartwright's method to construct complete Lyapunov functions that are required in this thesis. Su cient conditions were established to discuss the qualitative properties such as boundedness, convergence, periodicity and stability of the classes of equations of our focus. Another aspect of this thesis is on the quantitative properties of solutions. New scheme based on interpolation and collocation is derived for solving initial value problem of ODEs. This scheme is derived from the general method of deriving the spline functions. Also by exploiting the Trigonometric identity property of the Chebyshev polynomials, We develop a new scheme for approximating the solutions of two-point boundary value problems. These schemes are user-friendly, easy to develop algorithm (computer program) and execute. They compare favorably with known standard methods used in solving the classes of problems they were derived for

Feedback is used to control systems whose open-loop behaviour is uncertain. Over the last twenty years a mature theory of robust control has been developed for linear multivariable systems in continuous time. But most practical control systems have constraints such as saturation limits on the actuators, which render the closed-loop nonlinear. Most of the modern controllers are also implemented digitally using computers.The study of this research is divided in two directions: the stability analysis of discrete-time Lur’e systems and the synthesis of static discrete-time anti-windup schemes. With respect to stability analysis, the main contributions of this thesis are the derivations of new LMI-based stability criteria for the discrete-time Lur’e systems with monotonic, slope-restricted nonlinearities via the Lyapunov method. The criteria provide convex stability conditions via LMIs, which can be efficiently computed via convex optimization methods. They are also extended to the general case that includes the non-diagonal MIMO nonlinearities. The importance of extending them to the general case is that it can eventually be applied to the stability analysis of several optimization-based controllers such as an input-constrainedmodel predictive control (MPC), which is inherently discrete. With respect to synthesis, the contribution is the convex formulation of a static discrete-time anti-windup scheme via one of the Jury-Lee criteria (a discrete-time counterpart of Popov criterion), which was previously conjectured to be unachievable. The result is also in the form of LMI, and is extended to several existing static anti-windup schemes with open-loop stable plants.