O presente trabalho apresenta alguns resultados relacionados a pontos específicos no projeto e implementação de controladores lógicos nebulosos (CLNs): otimização de desempenho de um CLN, obtenção de regras de controle a partir das ações de controle de um operador humano (OH) e análise do efeito da quantização dos sinais em um CLN implementado mediante um processador digital. O método de otimização de CLNs proposto consiste em manter fixa a estrutura interna do controlador e pré-compensar suas entradas com uma função não linear. Os parâmetros que caracterizam a função não linear são ajustados numericamente de maneira a otimizar o desempenho do controlador. O ajuste deste parâmetros é feito usando algoritmos de busca aleatória (algoritmos genéticos e o método do poliedro flexível com recozimento simulado). O método é avaliado mediante um exemplo. Os resultados obtidos são comparados àqueles obtidos usando métodos alternativos. A obtenção das regras de controle para um CLN a partir das ações de controle de um OH, é feita usando uma rede neural artificial treinada de maneira a emular o comportamento do OH. Com a rede neural treinada são gerados sistematicamente dados de entrada-saída, os quais são usados para obter as regras de controle. Este método é avaliado com um exemplo específico e comparados os resultados aos obtidos usando um outro método tomado da literatura. O efeito da quantização no desempenho do CLN é analisado para o caso em que o controlador é implementado digitalmente. É assumido que os sinais de entrada e saída do controlador são representados com um número finito de bits. O desempenho do controlador é avaliado em função ao número de bits empregados na quantização. São simuladas duas implementação do controlador. Na primeira, o CLN é simulado implementado na forma de processador dedicado cujas características correspondem ao processador que atualmente encontra-se em processo de implementação com a participação do Departamento de Eletrônica Aplicada do ITA (Projeto SHI2-ProTeM-CC, CNPq Proc. 680092/95-1). Na segunda, simula-se o CLN implementado em um computador digital. A análise é feita mediante a simulação de um problema específico de controle.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma nova arquitetura e baseada nela, projetar um circuito que funcione como um controlador baseado na lógica fuzzy tipo-2 intervalar. Neste trabalho são apresentados o projeto e a implementação dos circuitos que compõem o referido controlador, tais como: o circuito fuzificador tipo-2 intervalar (FOU); os circuitos de máximo e mínimo que são utilizados na máquina de inferência Mamdani tipo-2; os circuitos multiplicador-divisor; somador; escalonador; subtrator; mínimo e máximo que são utilizados para implementar o módulo tipo-redutor baseado no método de Wu-Mendel. E por fim, o circuito de média aritmética que é utilizado para implementar o circuito defuzificador. Todos estes circuitos foram implementados em tecnologia CMOS 0,35m da AMS - Austria Mikro Systems International AG, com tensão de alimentação de 3,3V.

Este trabalho apresenta um método para obtenção e simplificação de uma base de regras nebulosas. O método proposto para a extração de regras nebulosas é oriundo da combinação eficiente de diferentes técnicas relatadas independentemente na literatura. Inicialmente, são gerados agrupamentos de entrada e agrupamentos de saída correspondentes. Em seguida são definidas, de forma recursiva, regras nebulosas para classificação de padrões. Cada regra é associada a uma hipercaixa que define a região de existência de uma classe e/ou inibe a classificação do dado nos casos em que duas ou mais hipercaixas se superpõem (situação onde um ou mais dados podem pertencer a mais de uma região) evitando assim que sejam geradas regras conflitantes. Então, é discutido um mecanismo de redução do conjunto de regras com base nas superposições de classes, para a simplificação do conjunto de regras gerado, onde serão gerados os graus de pertinência para os dados de entrada. O método é ilustrado através de um exemplo no qual são determinadas regras para um controlador nebuloso para um sistema de controle de atitude utilizando atuadores com restrições de tempo de chaveamento e atrasos.

Idealmente, espera-se que uma planta permaneça em operação até a próxima manutenção programada. Para isso, o esforço de controle deve ser distribuído ao longo do tempo de forma que a degradação do atuador não cause sua avaria ou falha. Neste trabalho, assume-se que tal degradação é relacionada com o esforço exercido acumulado ao longo do tempo, sendo avaliada por um índice convenientemente definido que associa o risco de avaria com um valor limiar. Propõe-se então o uso de leis de controle preditivo para mitigar o desgaste do atuador, por meio da imposição de restrições relacionadas com a evolução temporal do índice de degradação. Neste contexto, três abordagens são investigadas. A primeira consiste na limitação da amplitude do controle de modo a garantir que um dado limiar de degradação não seja superado ao final de um horizonte de tempo pré-estabelecido. Na segunda abordagem, emprega-se uma técnica de prognóstico de falha de modo a aprimorar a distribuição do esforço de controle ao longo do tempo. Por fim, a terceira abordagem adota uma estratégia fuzzy para relaxamento da restrição de degradação, a fim de melhorar o desempenho do sistema de controle. Uma análise comparativa das três abordagens é efetuada considerando-se um problema de regulação na presença de perturbações aleatórias. Simulações de Monte Carlo são efetuadas de modo a avaliar o desempenho de regulação, bem como a degradação do atuador. Conclui-se que o segundo controlador é menos conservador que o primeiro devido à inserção do prognóstico de falhas, permitindo que se obtenha uma regulação melhor, ainda obedecendo ao limiar de degradação. A flexibilização da restrição de degradação, através do uso da lógica fuzzy no terceiro controlador, permite que ele seja o mais agressivo dos três, obtendo-se o melhor desempenho de regulação entre os três controladores implementados.

Este trabalho objetiva a implementação de um sistema de rastreamento de alvo para aplicações em robótica móvel, utilizando como sensor principal uma câmera tipo Charge-Coupled Device (CCD). Uma abordagem adaptativa é utilizada para compensar as variações de iluminação no ambiente. Esta adaptação: 1) usa o método de retroprojeção de histogramas para rastreamento do alvo; 2) gera uma distribuição de probabilidade gaussiana que representa o histograma de cores do alvo; 3) atualiza em tempo real os parâmetros (média e covariância) do histograma. Como contribuição deste trabalho, propõe-se a determinação do nível de filtragem do ruído, adaptando-se ao modelo do alvo a cada imagem capturada. Este procedimento foi incorporado à determinação dos pixels com intensidades de cores mais próximas das do alvo. Uma vez que a determinação da posição relativa entre o robô e o alvo depende de imagens ruidosas, um procedimento de estimação, denominada sistema grey, é empregado para suavizar o controle. Efetivamente, o que esta abordagem faz é estimar a dinâmica relativa entre o robô e o alvo, no que se refere a distância e orientação. Para reduzir o erro de distância entre o robô e o alvo, fez-se uso de um controlador fuzzy com duas entradas e uma saída, para controle de velocidade linear e angular. Este controlador é denominado de fuzzy look-ahead, uma vez que recebe como entrada as predições dos erros de posição. O sistema de rastreamento de alvo móvel foi implementado em simulação, utilizando o Matlab 6.1, obtendo-se bons resultados com imagens e trajetórias simuladas. Para os experimentos em tempo real, foram desenvolvidas bibliotecas gráficas em C++Builder 5.0, onde imagens capturadas pelo robô móvel Magellan-ISR são transferidas pela rede via TCP/IP para um Personal Computer (PC) remoto. Após a verificação da robustez dos módulos de detecção do alvo através do sistema de visão, da estimação/predição da posição do alvo e do controlador fuzzy, fez-se a integração dos mesmos para aplicação em tempo real. Esta integração foi implantada no computador de bordo do robô móvel Magellan-ISR. Dos resultados obtidos, a robustez do sistema pode ser verificada em diversos ambientes e sob diferentes condições.

O presente trabalho tem por objetivo propor uma nova arquitetura e baseada nela, projetar um circuito que funcione como bloco de saída de um controlador baseado na lógica difusa. A nova arquitetura proposta realiza a defuzificação baseada no método defuzificação por altura, sendo composta por circuitos escalonadores, circuitos somadores e circuito multiplicador-divisor, desenvolvidos para operarem no modo corrente. Os mesmos serão implementados, através de hardware analógico, na tecnologia CMOS 0,35mm C35 da AMS - Austria Mikro Systems International AG com tensão de alimentação de 3,3V. Estes circuitos foram, na sua grande maioria, desenvolvidos com base no princípio translinear aplicado a dispositivos CMOS. Como características principais, o dispositivo projetado com base na arquitetura proposta apresentou, através de simulação, baixo consumo de potência, erro dentro da faixa de especificação inicial e, com seu uso, a obtenção de um controlador difuso completo, quando atuou junto com os demais blocos já existentes. Nesta tese são apresentados os resultados de simulação dos blocos constituintes do defuzificador, bem como do sistema completo. A simulação foi realizada no software SPICE. O layout do circuito proposto foi desenvolvido no software Mentor Graphics.

A decisao para selecao de projetos de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) pode ser classificada como um exemplo particular do problema gerencial mais geral da alocacao de recursos, cujos retornos sao multidimensionais, incertos e vagos. A Analise Hierarquica Difusa, proposta por Buckley e uma extensao do Processo de Hierarquia Analítica (PHA) de Saaty, onde sao utilizados coeficientes difusos em lugar dos coeficientes exatos. O objetivo deste trabalho e explorar detalhadamente o metodo da Analise Hierarquica Difusa e aplica-lo ao problema particular da selecao de projetos de P&D, criticando-o e identificando suas potencialidades elimitacoes. Observa-se que o metodo da Analise Hierarquica Difusa e uma generalizacao do Processo de Hierarquia Analítica (PHA)tradicional. Neste metodo, aceita-se tanto valores exatos comodifusos na atribuicao dos valores dos coeficientes de comparacao, porem, a metodologia de ordenacao de numeros difusos, ainda em fase de amadurecimento, tem influencia significativa na operacionalizacao do metodo como ferramenta gerencial, devido a dificuldade de distinguir a prioridade ou preferencia entre duas alternativas. A implementacao do metodo e facilmente conseguida de forma amigavel ao usuario, de maneira que a interface grafica com o usuario permita uma visualizacao simples e intuitiva das funcoes de pertinencia pelo decisor, contudo, a sua utilizacao no mundo real depende ainda da eliminacao das limitacoes constatadas neste trabalho.

Este trabalho dedicou-se ao estudo da síntese automática de processadores nebulosos dedicados. Inicialmente foi desenvolvido um conjunto de relações para a síntese de retas no domínio digital. O objetivo destas relações foi estabelecer quais as operações envolvidos na síntese de uma reta, para funções com um número genérico de bits. Com base nestas relações, foi proposto um gerador de funções de pertinência. Dois exemplos de geradores de função de pertinência foram desenvolvidos para ilustrar o emprego da arquitetura. Estas unidades foram codificadas em VHDL para simulação da estrutura e validação da proposta. Finalmente, a arquitetura é a flexibilidade quanto às dimensões do processador: as portas de comunicação e as funções de pertinência podem ter o seu tamanho definido no momento da síntese. Para ilustrar a possibilidade de implementação da proposta, uma aplicação específica de controlador foi codificada em VHDL. Esta descrição foi simulada e sintetizada em diferentes condições de implementação por ferramentas comerciais.

Esta dissertação objetiva estudar a estabilidade de sistemas com controladores nebulosos. A característica de saída desta classe de controladores é não linear, sendo, portanto, necessário lançar mão de métodos para análise de estabilidade para sistemas não lineares.O critério de Popov é um método de análise de estabilidade para sistemas não lineares, de aplicação prática mais simples, por utilizar análise gráfica (interpretação geométrica), sendo o método utilizado neste trabalho.Neste trabalho, há o interesse de se aplicar esse critério a sistemas que utilizam controladores nebulosos com implicação Mamdani, por ser esta, a implicação mais importante conhecida na literatura.Para controladores nebulosos com uma entrada e uma saída, apresenta-se um método de análise para a obtenção do valor da inclinação máxima da característica não linear de saída, sem a necessidade, porém, de se gerar essa característica por completo.Para sistemas que possuem um controlador nebuloso com duas variáveis de entrada e uma variável de saída, resultando numa superfície, como característica não linear de saída. Utilizando manipulações matemáticas e gráficas, nas equações de estado do sistema a controlar, e na característica não linear de saída do CN, pode-se aplicar o critério de Popov a sistemas com esta configuração.

[pt] Este trabalho tem por objetivo apresentar novas técnicas de análise e julgamento para a tomada de decisão no que concerne ao planejamento estratégico das empresas de energia elétrica. Procura abordar a tomada de decisão e a comercialização da empresa, de uma maneira totalmente inovadora, onde os agentes baseiam suas decisões em seu conhecimento e sua criatividade. Para isso faz-se uso da Teoria de FUZZY SETS, de forma simples e consistente, fornecendo resultados mais estruturados para a análise de investimento. É proposta a utilização da Teoria dos Jogos Não- cooperativos, onde as incertezas são modeladas através de conjuntos fuzzy, sua posterior desfuzificação e finalmente a determinação do ponto de equilíbrio. Alguns exemplos ilustram o modelo proposto ao cálculo do preço da energia elétrica; também é abordado o estudo de um sistema real da América Latina. / [en] The objective of this work is to present new analysis and judgment techniques to help decisions actions in the field of strategic planning of the electric utility industries. It intends to help the industry with business trade, in an innovative way, where the decisions are based on the agents previous knowledge and creativity. In order to do so the FUZZT SETS THEORY is used, in a simple and consistent manner, to generated more structure results for investment analysis. The theory of non-Cooperative Games is proposed, where the uncertain are modeled through fuzzy sets, their defuzzification and finally the determination of the equilibrium point. Some examples show the usage of the proposed model to the calculation of electric energy price; also it is discussed a study of a real latin America System.