Este trabalho apresenta o projeto de sistema de controle com a metodologia de escalonamento de ganhos para modelos lineares com parâmetro variando no tempo. A idéia base desta metodologia é projetar controladores lineares invariantes no tempo para valores fixos distintos de parâmetro e posteiormente interpolar estes compensadores resultando na realidade em um compensador global para o modelo. Apresenta-se uma exposição da metodologia de escalonamento de ganhos padrão que, para garantir resultados satisfatórios, impõe condições sobre a variação da dinâmica do modelo no tempo. No entanto, dá-se maior ênfase a uma abordagem mais recente que mostra como tornar irrelevante para o projeto, o modo de variação da dinâmica do modelo no tempo. Neste contexto demonstra-se maior preocupação com a estabilidade de sistemas de controle projetados com a metodologia de escalonamento de ganhos. Para o projeto dos controladores a parâmetro fixo é empregada a tecnica TFL/LTR (TargetFeedback Loop/Loop Transfer Recovery). Com a tecnica TFL/LTR usa-se duas estruturas de controladores. Uma é a tradicional estrutura LQG/LTR (Linear Quadratic Gaussian/Loop Transfer Recovery), que é usada na abordagem mais recente da metodologia de escalonamento de ganhos e a outra, que não tem nome específico, é apresentada na referência 5 e neste trabalho denominar-se-á a estrutura #2. O uso desta última estrutura de controlador no âmbito do projeto com a metodologia de escalonamento de ganhos é uma contribuição desta tese. Em relação a estrutura LQG/LTR a estrutura #2 requer menores valores de ganhos para atingir os mesmos resultados. No uso de cada uma das estruturas de controladores salienta-se as dificuldades na verificação da estabilidade do processo de recuperação inerente à técnica TFL/LTR. O modelo do VLS (Veículo Lançador de Satélites) é usado como exemplo de aplicação da metodologia de escalonamento de ganhos.

Automatic landings have been performed routinely for many years. However the design of flare and landing control systems with a suitable performance and a high level of reliability remains a very difficult task. In the present scenario, the increasing in the landing capacity of airports is mandatory by limiting the time each aircraft occupies the runway. To limit the occupancy time, the reduction of touchdown zone is essential since landings too close of the exit could result in a missed exit and therefore in a decreasing of landing rate. Give this context, the present work aims to propose an autoland flare law development for a 50 seat regional jet using Linear Quadratic Regulator technique. An accurate flare path, good rejection to turbulence, simplicity in implementation and, moreover, improved longitudinal touchdown dispersion are some of desirable features of design. In development of autoland control system, full feedback was used as control law configuration. Simulations were performed with non-linear model of the aircraft based on the equations of rigid body movement. The gains of LQR flare law were obtained though global optimization using Genetic Algorithms. The robustness of resulting close-loop system was tested with respect to ground-effect, wind shear and out-of-trim conditions. The performance of LQR flare law was compared with Model-Following design. Steady wind and turbulence models were used as disturbances for stochastic evaluation of the methods. The explicit flare trajectory defined in space, not in time, resulted on the improved touch down dispersion achieved by LQR design.

Neste trabalho será abordado o uso da técnica de controle robusto LQC/LTR, bem como dos controladores LQR e LGG aplicados aos modos Látero-direcionais e flexíveis. O principal objetivo da implementação do controlador é amortecer os modos flexíveis e estabilizar os modos látero-direcionais do bombardeiro B-1. Esta aeronave será usada por ser a única que tem as suas derivadas de estabilidade dos modos flexíveis disponíveis, além de ser tema de muitos trabalhos já publicados.

Uma das fases de vôo mais críticas para aeronaves comerciais é a decolagem devido à carga de trabalho do piloto. Esse problema vem sendo contornado com a utilização da tecnologia fly-by-wire nos sistemas de comandos de vôo e piloto automático, pois possibilitam o aumento da eficiência das aeronaves, melhoram a qualidade de vôo e diminuem a carga de trabalho do piloto. Este trabalho descreve o desenvolvimento de leis de controle para as fases de arredondamento e subida de um sistema de piloto automático de decolagem. As metodologias utilizadas nos projetos das leis de controle são o regulador linear quadrático (LQR) e a integral do tempo multiplicado pelo valor absoluto do erro (ITAE), ambas baseadas na otimização de uma função de custo. Os resultados são analisados no domínio do tempo e da freqüência. No domínio do tempo são utilizadas simulações lineares e não lineares para avaliar o sobre-sinal, o tempo de subida e assentamento. No domínio da freqüência a carta de Nichols é utilizada para avaliar as margens de fase e ganho e o diagrama valor singular é utilizado para avaliar a resposta em freqüência do sistema multivariável. Os projetos também são submetidos a análises de qualidade de vôo utilizando o parâmetro de antecipação de controle, a freqüência natural e a taxa de amortecimento dos pólos de período curto e phugoidal.

Este trabalho apresenta os resultados obtidos para a implementação de um rastreador linear quadrático com restrições aplicado a um sistema de dinâmica rápida amplamente utilizado na literatura por meio de simulações e é consolidado experimentalmente por meio de ensaios em bancada. Este controlador foi recentemente proposto e tem como principais vantagens o baixo custo computacional, permitindo levar em conta restrições de entrada e estado da planta. O sistema consiste de dois carros conectados entre si por meio de uma mola, com apenas um atuador. O objetivo do controlador é conduzir o sistema até um valor de referência desejado e pré-estabelecido, respeitando restrições impostas nas variáveis de estado e controle. Uma restrição adicional foi estabelecida sobre a compressão da mola. De modo a respeitar o cumprimento das restrições e garantir estabilidade nominal ao sistema, impôs-se que os vetores com variáveis de estado, controle e perturbação devam permanecer dentro de um conjunto invariante onde as restrições de operação sejam satisfeitas. Dada a necessidade da medida dos valores dos estados e da perturbação, foi implementado um observador. Resultados obtidos por meio de simulação e ensaio em bancada comprovaram o funcionamento do controlador proposto, permitindo que o sistema tivesse o comportamento desejado mesmo na presença de perturbações gravitacionais inseridas que poderiam provocar um possível descasamento do modelo. Foi verificado o cumprimento das restrições impostas e um erro em regime permanente nulo, mesmo na presença de atrito seco não considerado.

Os quadricópteros, Veículos Aéreos Não-Tripulados-VANTs, têm atraído grande interesse, por ter mecânica simplificada e características especiais de voo, como pouso e decolagem vertical, alta manobrabilidade e voo em baixas velocidades. Devido a estas características são empregados em missões de busca, salvamento e inspeção remota. Em operações autônomas, o sistema de controle deve seguir uma trajetória pré-determinada, para a resolução deste problema, propõe-se neste trabalho a comparação entre duas técnicas Lineares Quadráticas; o Regulador Linear Quadrático-LQR e o Rastreador Linear Quadrático-LQT. Aplicando conceitos de Controle Ótimo, foi possível solucionar as duas técnicas. A função custo de cada técnica a ser minimizada, é quadrática e possui três matrizes de ponderação, as quais foram ajustadas com a finalidade de se obter a resposta ótima. As técnicas foram avaliadas com auxílio da ferramenta computacional Matlab, com a qual foram feitas simulações com diferentes sinais de referência. As simulações mostram que dependendo da trajetória adotada as duas técnicas abordadas podem ser utilizadas, porém o LQT apresenta uma eficácia muito maior em certas trajetórias de referência. Com o aumento do ganho na matriz de ponderação Q é possível reduzir o erro de referência, contudo o esforço de controle será proporcional a este aumento.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:16:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrea Freitas Fragata.pdf: 328937 bytes, checksum: eaf5f22018331e8d3fc583a6174a86b3 (MD5) Previous issue date: 2007-03-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Many problems in Physics, Engineering, Economics and other sciences are modeled by suitable nonlinear systems. In these models, we can use Newton s iterative method for approximating solutions, starting from an initial approximation which is assumed to be sufficiently good. The goal of this work is to give a proof that, under the assumptions of Smale s theorem, the method converges Qquadratically. The proof presented is based on some results proved by João Xavier e Orizon Ferreira, which improve previous results giving only the R-quadratic convergence of the method. / Muitos problemas de física, engenharia, ecomomia e outras ciências são modelados de maneira muito conveniente por sistemas não lineares. Nestes casos, podemos usar o método de Newton, que é um método iterativo, no sentido de garantir a convergência a uma solução, supondo que o ponto inicial usado como aproximação da mesma é suficientemente bom. O objetivo deste trabalho é dar uma demonstração, baseada nos resultados obtidos por João Xavier e Orizon Ferreira, que o Método de Newton sob as hipóteses do Teorema de Smale converge Q-quadraticamente e como conseqüência esses autores deduziram um erro estimado, o que configura um resultado novo, uma vez que, apenas a convergência R-quadrática foi obtida.

OLIVINDO, J. A. S. Filtro ativo de potência paralelo aplicado à melhoria da qualidade de energia em sistemas de geração distribuída. 136 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e da Computação) - Campus Sobral, Universidade Federal do Ceará, Sobral, 2017. / Submitted by Programa de Pós-Graduação Engenharia Elétrica e de Computação (secretaria_ppgeec@sobral.ufc.br) on 2017-06-05T19:49:55Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_jasolivindo.pdf: 5102963 bytes, checksum: b43a5f58471c5c55c1f651eb0fb88b89 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Márcia Sousa (marciasousa@ufc.br) on 2017-06-19T13:36:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_jasolivindo.pdf: 5102963 bytes, checksum: b43a5f58471c5c55c1f651eb0fb88b89 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-19T13:36:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_jasolivindo.pdf: 5102963 bytes, checksum: b43a5f58471c5c55c1f651eb0fb88b89 (MD5) Previous issue date: 2017-05 / This work presents an application of a shunt active power filter (SAPF) for energy quality improvement of a power system composed of nonlinear loads and distributed wind generation. The SAPF control is performed without harmonic detection schemes and with application of linear quadratic regulators with integral action. The performance of the SAPF is evaluated by the grid current total harmonic distortions and the power factor at the point of common coupling of the power system. The analysis of non-active powers compensation is based on the instantaneous power theory concepts. Indirect control is used, with measurements on the power grid currents and voltages, and DC bus voltage of the SAPF, therefore, it is not necessary measurements in the load, active filter or distributed generation. The validation of the control strategy is done through computational simulations implemented in the PSCAD®/EMTDCTM software. / Este trabalho apresenta a aplicação de um filtro ativo de potência paralelo (FAPP) para a melhoria da qualidade da energia de um sistema elétrico de potência composto por cargas não-lineares e geração eólica distribuída. O controle do FAPP é realizado sem esquemas de detecção de harmônicos e com a aplicação de reguladores linear-quadráticos com ação integral. O desempenho do FAPP é avaliado a partir da distorção harmônica total da corrente da rede e do fator de potência no ponto de acoplamento comum do sistema de elétrico. A análise da compensação das potências não ativas se baseia nos conceitos da teoria da potência instantânea. Utiliza-se controle indireto, com medições sobre as correntes e tensões na rede elétrica, e tensão no barramento CC do FAPP não sendo necessário, portanto, medidas sobre a carga, o filtro ativo ou a geração distribuída. A validação da estratégia de controle é realizada através de simulações computacionais implementadas no software PSCAD®/EMTDCTM.

Uma câmera pan-tilt é capaz de se movimentar em torno de dois eixos de rotação (pan e tilt), permitindo que sua lente possa ser apontada para um ponto qualquer no espaço. Uma aplicação possível dessa câmera é mantê-la apontada para um determinado alvo em movimento, através de posicionamentos angulares pan e tilt adequados. Este trabalho apresenta uma técnica de controle servo visual, em que, inicialmente, as imagens capturadas pela câmera são utilizadas para determinar a posição do alvo. Em seguida, calculam-se as rotações necessárias para manter a projeção do alvo no centro da imagem, em um sistema em tempo real e malha fechada. A técnica de rastreamento visual desenvolvida se baseia em comparação de uma região de referência, utilizando a soma dos quadrados das diferenças (SSD) como critério de correspondência. Sobre essa técnica, é adicionada uma extensão baseada no princípio de estimação incremental e, em seguida, o algoritmo é mais uma vez modificado através do princípio de estimação em multiresolução. Para cada uma das três configurações, são realizados testes para comparar suas performances. O sistema é modelado através do princípio de fluxo óptico e dois controladores são apresentados para realimentar o sistema: um proporcional integral (PI) e um proporcional com estimação de perturbações externas através de um filtro de Kalman (LQG). Ambos são calculados utilizando um critério linear quadrático e os desempenhos deles também são analisados comparativamente. / A pan-tilt camera can move around two rotational axes (pan and tilt), allowing its lens to be pointed to any point in space. A possible application of the camera is to keep it pointed to a certain moving target, through appropriate angular pan-tilt positioning. This work presents a visual servoing technique, which uses first the images captured by the camera to determinate the target position. Then the method calculates the proper rotations to keep the target position in image center, establishing a real-time and closed-loop system. The developed visual tracking technique is based on template region matching, and makes use of the sum of squared differences (SSD) as similarity criterion. An extension based on incremental estimation principle is added to the technique, and then the algorithm is modified again by multiresolution estimation method. Experimental results allow a performance comparison between the three configurations. The system is modeled through optical flow principle and this work presents two controllers to accomplish the system feedback: a proportional integral (PI) and a proportional with external disturbances estimation by a Kalman filter (LQG). Both are determined using a linear quadratic method and their performances are also analyzed comparatively.

Uma grande variedade de sistemas multivariáveis pode ser tratada por técnicas de controle monovariável. Os trabalhos encontrados na literatura para sistemas com atrasos são geralmente para sistemas monovariáveis. Neste trabalho a aplicação de técnicas de controle multivariáveis para sistemas dinâmicos com múltiplos atrasos na entrada é explorada. Consideramos a aplicação da técnica LQG/LTR (do inglês Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery) para duas plantas exemplos. A primeira é um forno elétrico industrial usado nos processos de fundição de metal com 6 entradas e 6 saídas e a segunda é um sistema de uma coluna de destilação binária com 2 entradas e 2 saídas. Os dois modelos de planta apresentam múltiplos atrasos na entrada. Apresentamos resultados da simulação do controle LQG/LTR com comparações. / In a variety of cases multivariable systems can be treated as single-input, single-output (SISO) systems for control purposes. The works found in the literature for time-delay systems are generally for SISO systems. In this work the application of multivariable control techniques to dynamic systems with multiple time-delays in the input is explored. We consider the application of the Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery (LQG/LTR) technique to two study plants. The first is an electrical oven used in metal casting processes with 6 inputs and 6 outputs and the second a column of binary distillation system with 2 inputs and 2 outputs. The two plant models present multiple time-delays in the input. We present the LQG/LTR control simulation results along with comparisons.