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.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / Este trabalho aborda o problema da modelagem de sistemas de servo posicionamento hidráulico e analisa a questão do projeto e aplicação neste contexto de sistemas de controle não convencionais. Para tanto, uma bancada de testes apropiada é descrita com det

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-23T03:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 349540.pdf: 2247438 bytes, checksum: d1fc4dcd43f3b526415aceed49c016fc (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho apresenta diferentes estruturas de um compensador de atraso de transporte, denominado preditor de Smith filtrado, com base no controlador preditivo generalizado, em conjunto de técnicas para evitar o windup do controlador, causado, na maioria das vezes, pela saturação do atuador. Essa proposta tem como objetivo tratar restrições de amplitude de sinal de controle e obter um desempenho subótimo, sem a necessidade de um processo de otimização para tratar a não linearidade imposta pela restrição, como tipicamente ocorre no controlador preditivo generalizado. Foram realizadas simulações de processos abordados na literatura e o desempenho da técnica proposta foi comparado ao desempenho do controlador preditivo generalizado. Também foi realizado um estudo de caso experimental em uma bancada de ensaios que permitiu comparar os resultados da sintonia proposta e do controlador preditivo generalizado para o controle de temperatura da água de uma ducha eletrônica. Tanto os resultados de simulação quanto os experimentais demonstram que no caso de restrições de saturação da amplitude de controle a técnica proposta é capaz de alcançar desempenho de controle muito próximo do ótimo com um esforço computacional muitas ordens de grandeza menor que o demandado pelo controle preditivo generalizado. / Abstract : This work presents different structures of a dead time compensator, known as filtered Smith predictor, based on the generalized predictive controller, with a set of techniques to avoid the windup of the controller, caused, in most cases, by saturation of the actuator. This proposal aims to handle control signal amplitude constraints and achieve suboptimal performance without the need of an optimization process to handle the nonlinearity imposed by the constraint, as typically occurs in the generalized predictive controller. Simulations of processes presented in the literature were performed and the performance of the proposed technique was compared to the performance of generalized predictive controller. An experimental case study was also carried out on a test rig, which was used to compare the results of the proposed tuning and the generalized predictive controller for the control of the water temperature in an electronic shower. Both the simulation results and the experimental results demonstrate that in the case of control amplitude saturation constraints the proposed technique is able to achieve control performance close to the optimum, with a computational effort many orders of magnitude smaller than that required by generalized predictive control.

SILVA, W. A. da. Controle preditivo aplicado às malhas de corrente e velocidade de um sistema de acionamento com motor de relutância variável. 2013. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T12:38:48Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_wadasilva.pdf: 1211778 bytes, checksum: 989fc989e1cb425e41a6eb9968a7f9f2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-12T16:58:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_wadasilva.pdf: 1211778 bytes, checksum: 989fc989e1cb425e41a6eb9968a7f9f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-12T16:58:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_wadasilva.pdf: 1211778 bytes, checksum: 989fc989e1cb425e41a6eb9968a7f9f2 (MD5) Previous issue date: 2013 / The Switched Reluctance Machine (SRM) is increasingly drawing the industry and academic community attention. This is due to the increasing development of power electronics and in the microprocessors field in recent years, allowing the advancement of other drive systems such as with SRM. The competitiveness of the SRM is justified by its low cost of production and maintenance, high power density, robustness and reliability. This dissertation proposes a robust control scheme based on a Generalized Predictive Controller (GPC) belonging to the Model Predictive Controller (MPC) Family applied to current and speed loops of a drive system with SRM. The proposed controller, as well as traditional controllers used in this type of system such as the controller and PID controller by hysteresis are applied in order to provide means of comparison of experimental results. The structure of the controller is based on the design of a filter to allow a rapid response, disturbance rejection, noise attenuation and robustness with a low computational cost. The proposed controller was implemented and the results compared with traditional controllers and analyzed quantitatively by performance indexes. The control routines were implemented using a DSP from Texas Instruments (TMS320F28335), and their main characteristics were indicated. The algorithm’s control software is outlined. The work made use of bench research SRM Robotic’s and Automation Group Laboratory. / O Motor de Relutˆancia Vari´avel (MRV) vem cada vez mais chamando a atenc¸˜ao da ind´ustria e da comunidade acadˆemica. Isso se deve ao crescente desenvolvimento da eletrˆonica de potˆencia e na ´area de microprocessadores nos ´ultimos anos, o que permitiu o avanc¸o de outros sistemas de acionamentos tais como com MRV. A competitividade do MRV se justifica por seu baixo custo de produc¸˜ao e manutenc¸˜ao, uma elevada densidade de potˆencia, robustez e resistˆencia a faltas. O presente trabalho prop˜oe um esquema de controle robusto baseado em um Controlador Preditivo Generalizado (Generalized Predictive Control - GPC) pertencente a fam´ılia de Controladores Preditivos Baseados em Modelo (Model Predictive Control - MPC) aplicados a malha de corrente e velocidade de um sistema de acionamento com MRV. O controlador proposto, assim como controladores tradicionais aplicados neste tipo de sistema tais como o controlador por Histerese e o controlador PID s˜ao tamb´em aplicados com o objetivo de proporcionar meios de comparac¸˜ao dos resultados experimentais obtidos. A estrutura do controlador ´e baseada no projeto de um filtro de modo a permitir uma resposta r´apida, rejeic¸˜ao a dist´urbios, atenuac¸˜ao de ru´ıdos e robustez com um baixo custo computacional. O controlador proposto foi implementado e os resultados comparados com controladores tradicionais e analisados quantitativamente por meio de ´ındices de desempenho. Para execuc¸˜ao das rotinas de controle foi utilizado um DSP das Texas Instruments (TMS320F28335), sendo suas caracter´ısticas principais apontadas. O algoritmo do software de controle ´e esquematizado. O trabalho fez uso da bancada de pesquisa em MRV do laborat´orio do Grupo de Pesquisa em Automac¸˜ao e Rob´otica (GPAR) da Universidade Federal do Cear´a (UFC).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-05-12T04:07:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333313.pdf: 9333466 bytes, checksum: 2f5c28506b2aa00baf91ae9c8ef458ce (MD5) Previous issue date: 2014 / Nesta dissertação são abordados projetos de hibridização de controladores PID com algoritmos de controle preditivo GPC, que procuram resgatar as propriedades desejadas para o controle de processos complexos onde atraso de transporte dominante, instabilidade e fase não-mínima estão presentes. Descreve-se o procedimento de síntese das leis de controle PID preditivas a partir de modelos de primeira e segunda ordem com atraso de transporte, e demonstra-se com estudos de caso que o comportamento destes controladores assim derivados é equivalente ao comportamento do GPC, quando aplica-se um tipo particular de sintonia. Depois avalia-se em simulações numéricas o seu desempenho com relação ao seguimento de referência e rejeição de perturbações, comparando-se com o desempenho do PID clássico sintonizado com a metodologia SIMC, considerada de desempenho satisfatório pela literatura de controle. Finalmente, dado que existe certa complexidade matemática para o cálculo dos parâmetros e síntese da lei de controle PID preditiva, que pode inviabilizá-la em aplicações embarcadas, são propostos métodos de sintonia baseados em aproximações da lei de controle GPC denominados pseudo preditivos. Demonstra-se com estudos de caso e implementação no PLC300, desenvolvido pela WEG Automação, que estes métodos resultam viáveis de embarcar em equipamentos de controle industriais e são eficientes para acelerar o tempo de resposta em processos com atraso de transporte dominante.

SOUZA JUNIOR, A. B. Estratégia híbrida aplicada no controle de posição de um sistema de acionamento com motor de indução usando controle de campo orientado. 2014. 133 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-19T13:49:36Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_absouzajunior.pdf: 7439074 bytes, checksum: 7990b197285c0670e33dc5c02162b79d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T11:28:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_absouzajunior.pdf: 7439074 bytes, checksum: 7990b197285c0670e33dc5c02162b79d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T11:28:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_absouzajunior.pdf: 7439074 bytes, checksum: 7990b197285c0670e33dc5c02162b79d (MD5) Previous issue date: 2014-09-12 / This work describes the study and implementation of a hybrid control technique applied to the positioning of the rotor shaft in a three-phase induction motor (IM). The machine has been modeled using the field oriented control (FOC) strategy. In additional, it is used three controllers to obtain the design of the position loop, each one with different operating characteristics. Initially, two constant gain controllers are associated with the position loop diagram in the FOC technique in order to obtain a fastest response, with disturbance rejection and without overshoot. Therefore, it used a Proportional (P) controller based on Ziegler-Nichols tuning method so that a faster system response is achieved and a predictive control strategy called Generalized Predictive Control (GPC), based on Proportional – Integral controller tuning form, to smooth the overshoot caused by the P controller. Subsequently, seeking a more efficient performance of the position control in the IM, It used a control strategy based on fuzzy logic that takes into account the weighting of P and GPC controllers together. For purposes of validation, simulations and experimental results of the P, GPC and hybrid control strategies are presented. The simulation was set up in Matlab/Simulink and the experimental plant was implemented with a Digital Signal Controller (DSC), manufactured by Texas Instruments TMS320F2812. Analyzing the results, the Proportional demonstrated the fastest reference tracking, among the others techniques, with a settling time of 0.25 seconds, however with overshoot. The GPC controller presented a longer accommodation time, about 2 seconds and without overshoot. The application of the hybrid proposed technique combine the fast tracking reference of the P controller, about 1 second to reach the reference, and without overshoot as in the GPC controller results. Besides, the robust characteristic of both controllers was maintained in the hybridization proposed technique. / Este trabalho descreve o estudo e implementação de uma técnica de controle híbrida aplicada ao posicionamento do eixo de um motor de indução trifásico (MIT). O motor de indução foi modelado usando-se a estratégia de controle de campo orientado a fim de projetar para a malha de posição três controladores, cada um com diferentes características de operação. Neste caso, incorporou-se inicialmente à malha de posição da estratégia de controle de campo orientado a ação de dois controladores de ganho constante com o objetivo de posicionar o eixo de forma rápida, com pouco sobressinal e com rejeição à perturbação. Desta forma, utilizou-se um controlador Proporcional (P) com sintonia baseada em Ziegler-Nichols de modo a se obter uma característica mais rápida do sistema e, uma estratégia de controle preditivo denominada de GPC (Generalized Predictive Control) com o objetivo de suavizar a ação do controlador P em termos de elevado sobressinal considerando a sintonia do controlador GPC baseada em um controlador Proporcional-Integral (PI). Posteriormente, para se obter um desempenho mais eficiente do controle de posição do MIT, utilizou-se uma estratégia de controle baseada em lógica fuzzy de modo a se levar em conta a ponderação dos controladores P e GPC, conjuntamente. Para fins de validação são apresentados resultados da aplicação das estratégias de controle P, GPC e híbrida no controle de posição do MIT a partir de simulações em ambiente Matlab/Simulink e através da implementação do sistema de controle de posição utilizando-se um processador digital de sinais, o DSP TMS320F2812 fabricado pela Texas Instruments. A partir dos resultados encontrados, o Proporcional demonstrou um rápido seguimento de referência, dentre as técnicas utilizadas, com tempo de acomodação experimental de 0,25 segundos, porém com sobressinal. O controlador GPC apresentou um tempo de acomodação maior, cerca de 2 segundos e sem sobressinal. A aplicação da técnica híbrida proposta conseguiu combinar o rápido seguimento de referência do Proporcional, levando cerca de 1 segundo para alcançar a referência, e sem sobressinal como o controlador GPC. Além do que, como os controladores possuem uma característica robusta também se garantiu essa propriedade para o hibridismo proposto.

OGAWA, M. A. Controle preditivo aplicado ao seguimento de trajetória de robô móvel com rodas. 2014. 74 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T12:28:07Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-20T12:28:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-20T12:28:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_maogawa.pdf: 20722970 bytes, checksum: dba814889b535ad5cf71f591e780b70f (MD5) Previous issue date: 2014-04-29 / This work proposes a study and application of advanced controller to trajectory tracking of wheeled mobile robots. This kind of problem is a challenger for controllers once its models has two inputs and three outputs and is a non-linear model. In the literature there are various solutions to wheeled mobile robots trajectory tracking, among them the Model Predictive Control (MPC) with linearization model and a non linear control which in this work will be nominated as Klancar Controller. The Predictive Controllers can be applied efficiently in plants which has multiple inputs an multiple outputs, in situation that a future reference trajectory is known and systems with input and output constraints . However, the main disadvantage of MPC is the high computational effort which limits its practical application. Thus, this specific controller uses the plants linearization model. On the other hand, the Klancar Controller may be more efficient than the ones based on linear models, once the model is non linear. However, its solution, by definition, does not match the optimized criteria which can be a disadvantage mainly in systems that has constrains and a known future reference. Furthermore, this work proposes the application of the Predictive Control Extended Prediction Self Adaptive Control (EPSAC) to wheeled mobile robot trajectory tracking. This control strategy uses explicitly the non linear robot model, future reference, constraints on the variables and has a optimized solution. And, to the matter of this work, it has not been found reports of the EPSAC applied in mobile robotics, and is thus an unprecedented application. Simulation results are presented comparing the controllers studied using performance indices. Else, the controllers were applied in a mobile robot. / Este trabalho propõe o estudo e aplicação de controladores avançados ao seguimento de trajetórias de robôs móveis com rodas. Este tipo de problema é bastante desafiador do ponto de vista de controle uma vez que o modelo tem duas entradas e três saídas, além disso, trata-se de um modelo não linear. Na literatura existem diversas soluções para o controle de trajetória de robôs móveis, dentre eles tem-se o Controle Preditivo Baseado em Modelo (MPC) por meio de modelos linearizados e um controlador não linear denominado neste trabalho de controlador de Klancar. Os controladores preditivos podem ser aplicados de forma eficiente em plantas com modelos multivariáveis, em situações na qual a trajetória futura de referência é conhecida e em sistemas com restrições nas vaiáveis de entrada e de saída. Porém, a principal desvantagem do MPC linearizado é o alto custo computacional o que limita as aplicações práticas. Além disso, esse controlador específico utiliza um modelo linearizado da planta. Por outro lado, o controlador de Klancar pode ser mais eficiente que os baseados em modelos lineares, devido às não linearidades inerentes do modelo. No entanto, a sua solução, por definição, não corresponde a critérios ótimos o que pode representar uma desvantagem principalmente em sistemas com restrições e referência futura conhecida. Além disso, neste trabalho é proposta a aplicação do controle preditivo EPSAC (Extended Prediction Self Adaptive Control) para o controle de seguimento de trajetórias. Esta estratégia utiliza de forma explícita o modelo não linear do robô, a referência futura, as restrições nas variáveis do robô e solução corresponde a um critério ótimo. Até onde foi pesquisado pelo autor deste trabalho, não existem relatos da utilização do EPSAC na robótica móvel, sendo desta forma uma aplicação inédita. Resultados de simulação são apresentados comparando os controladores estudados, utilizando índices de desempenhos. Além disso, os mesmo foram implementados em um robô móvel.