Orientador: Alberto Luiz Serpa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:07:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_JeanCutrim_M.pdf: 5625354 bytes, checksum: a90581a7277feed28b2e913c2e7ed085 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: o objetivo deste trabalho é aplicar o controle H2/H 'Infinito'usando desigualdades matriciais lineares com restrições de alocação de pólos em estruturas flexíveis. O problema de controle H2/H'Infinito' é uma técnica usada para a obtenção de controladores com as propriedades do controle norma H2, que trás desempenho ótimo, e do controle norma H 'Infinito' que proporciona desempenho dinâmico robusto. As desigualdades matriciais lineares permitem que a obtenção do controlador seja formulada como um problema de otimização convexa e com restrições adicionais tais como as referentes à alocação de pólos. O problema de alocação de pólos é importante para ajustar o comportamento dinâmico da planta controlada no que se refere a especificações em termos da velocidade de resposta e do amortecimento, por exemplo. O modelo empregado para o estudo foi uma viga sujeita a distúrbios com o controlador atuando de forma não colocada. As matrizes de estado empregadas ao estudo de controle foram determinadas através das matrizes obtidas pelo método dos elementos finitos, considerando o modelo de viga de Euler-Bemoulli. Os resultados mostraram que o uso da alocação dos pólos melhora o desempenho do controlador H2/H'Infinito'. Para a implementação computacional foi utilizado o aplicativo Matlab / Abstract: The objective ofthis work is to apply the H2/H'Infinity' control technique using linear matrix inequalities and pole placement constraints to the flexible structures control problem. The H2/H'Infinity' control is a technique to design a controller with mixed features of the H2 and H'Infinity' control formulations, such as, optimal dynamical performance and robust performance. The Linear Matrix Inequalities allow to formulate the problem as a convex optimization problem, and additional constraints can be included such as the pole placement. The pole placement requirement comes ftom the necessity of adjusting the transient response of the plant and ensuring specific behavior in terms of speed and damping responses. The mathematical model used for this study is related to a flexible beam, with an applied disturbance and an actuator in different positions. The state-space matrices of the structure were obtained using the finite element method with the Euler-Bernoulli formulation of beams. The results show that the pole placement constraints can improve the performance of the controller H2/H'Infinity',The Matlab was used for the computational implementation / Mestrado / Projeto Mecanico e Mecanica dos Solidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Grace Silva Deaecto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T00:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_GuilhermeCavalari_M.pdf: 16424850 bytes, checksum: 7f2f16f9c4c4f920f928c8d19273978a (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Esta dissertação trata do projeto de controle H2 e Hoo via realimentação de estado para sistemas afins com comutação a tempo contínuo. Nosso objetivo principal é projetar um conjunto de ganhos de realimentação de estado e uma função de comutação assegurando estabilidade assintótica global do ponto de equilíbrio desejado. Este ponto deve pertencer a um conjunto de pontos de equilíbrio atingíveis a ser determinado. Além disso, o projeto deve levar em conta índices de desempenho H2 e Hoo que são adequadamente definidos. Para o projeto de controle Hoo, duas funções de comutação são propostas e discutidas. A primeira delas depende somente do estado, enquanto a segunda representa uma nova proposta que é mais geral e depende também da entrada externa. As condições obtidas são menos conservadoras do que as técnicas recentes disponíveis na literatura, por exemplo, os métodos baseados na função de Lyapunov do tipo máximo e os utilizados normalmente para assegurar estabilidade prática. Exemplos numéricos ilustram os resultados teóricos obtidos e são usados para comparações / Abstract: This Master's thesis deals with state feedback H2 and Hoo control design of continuous-time switched affine systems. Our main goal is to design a set of state feedback gains and a switching function assuring global asymptotical stability of a desired equilibrium point. This point must belong to a set of attainable equilibrium points to be determined. Moreover, the design must consider H2 and Hoo performance indexes to be defined. For the Hoo control design, two different switching functions are proposed and discussed. The first one depends only on the state and the other depends on the state and on the external input. The conditions are less conservative than the techniques available in the literature to date, as for instance, those based on a max-type Lyapunov function and those commonly used to assure practical stability. Numerical examples illustrate the theoretical results and are used for comparisons / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Grace Silva Deaecto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T16:26:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Suto_AlanPereira_M.pdf: 1433599 bytes, checksum: 847a72c2f990c5ca185477889617c8ff (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Esta dissertação trata do controle H2 de sistemas com comutação do tipo Lur¿e baseado no critério generalizado de Popov. Mais especificamente, uma nova regra de comutação dependente do estado e da entrada externa é proposta de tal forma a assegurar estabilidade assintótica global e um custo garantido H2 de desempenho. Esta nova estratégia de comutação é o ponto chave para a generalização do célebre critério de Popov. Como no caso de sistemas invariantes no tempo, propomos um teste de estabilidade baseado no domínio da frequência expresso em termos de uma certa combinação convexa das matrizes de espaço de estado dos subsistemas. Ademais, este teste leva em conta a inclusão de um índice de desempenho H2 cujo estudo, no presente contexto, é inédito na literatura. Os resultados teóricos obtidos são aplicados no controle de uma suspensão semi-ativa automotiva evidenciando a validade e a eficiência da função de comutação proposta / Abstract: This Master¿s dissertation deals with H2 control design of Lur¿e-type switched systems based on the generalized Popov criterion. More specifically, a novel state-input dependent switching rule is proposed in order to assure global asymptotic stability and an H2 guaranteed cost. This new switching strategy is the key issue to generalize the celebrated Popov criterion. Likewise the case of time invariant systems, we propose a frequency domain stability test that is expressed in terms of a certain convex combination of the subsystems state space matrices. Moreover, this test takes into account an H2 performance index whose study, in the present context, is new in the literature. The theoretical results are used to the control design of a car semiactive suspension and to put in evidence the validity and the efficiency of the proposed switching function / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Adaptive filtering has grown to become a fundamental topic in signal processing, increasingly attracting attention from the community. Important factors in this popularization were their low computational complexity and model-free nature, adapting even to nonstationary characteristics of the systems and/or signals under study. Nevertheless, many adaptive algorithms introduce trade-offs, for instance, between convergence rate, nonstationary signals tracking, and steady-state error, which can hinder their use in practical applications. Furthermore, some adaptive filters can become unstable when word length is reduced and/or the input data are highly correlated. Recently, combination of adaptive filters was put forward as a solution for such issues. This approach consists in combining a pool of filters by means of a supervisor that attempts to make the overall system at least as good (usually in the mean-square sense) as the best filter in the set. Examples of these structures have been shown to successfully solve this problem, although well-known limitations remain to be addressed. Moreover, due to the relative novelty of this topic, developments in combination of adaptive filters are difficult to accommodate into a common theoretical framework. This work studies combination of adaptive filters and addresses the aforementioned issue by (i) classifying the existing combinations and proposing a taxonomy that exposes the similarities and differences in their forms; (ii) proposing new combinations; (iii) devising a general framework for studying combinations of adaptive filters and using such framework in performance analyses. / Filtragem adaptativa vem ganhando destaque desde seu surgimento tornando-se um tópico de estudo fundamental em processamento de sinais. A versatilidade de dispensarem total conhecimento das propriedades estatísticas dos sinais, aliada à simplicidade computacional de seus métodos, foram importantes fatores em sua consagração. Apesar disto, muitos filtros adaptativos apresentam compromissos envolvendo, por exemplo, velocidade de convergência, rastreamento de sinais não-estacionários e erro em regime, que podem dificultar sua aplicação na prática. Ademais, alguns algoritmos adaptativos são instáveis quando suas entradas são altamente correlacionados e/ou a precisão dos cálculos é reduzida. Uma solução recente para estes problemas é o uso de combinações de filtros adaptativos. Esta abordagem baseia-se em combinar um conjunto de filtros por meio de um supervisor que procura fazer com que o sistema global seja pelo menos tão bom (em geral no sentido quadrático médio) quanto o melhor filtro do conjunto. Exemplos destas estruturas já mostraram a eficácia deste método, apesar de ainda existirem reconhecida limitações. Além disso, em se tratando de um tópico relativamente recente, os desenvolvimentos na área de combinação de filtros adaptativos não possuem uma estrutura teórica unificada. Este trabalho propõe abordar estas questões (i) classificando as combinações existentes e criando uma taxonomia que explicite semelhanças e diferenças entre elas; (ii) introduzindo novas combinações; e (iii) desenvolvendo uma forma unificada de descrever combinações de filtros adaptativos e usando-a em análises de desempenho.

This study presents an aeroelastic analysis including the servomechanism transfer functions. The aeroelastic (flutter) behavior of the dynamic structure is analyzed when a feedback control is introduced. A structural dynamic model is elaborated together with an aerodynamic model in order to obtain the aeroelastic model. A feedback control model was then implemented in the aeroelastic model to obtain the servomechanism model that is the focus of the analysis. A parametric study was made to analyze the behavior of the aeroelastic model with the feedback control. This parametric study consists in the variation of the parameters (gains of the transfer functions), which compound the feedback control model, and for each variation, a stability analysis (flutter analysis) was made and the results were plotted in the "v-g-f" graphs for obtaining the stability boundaries. From these graphs the stability tendencies with the introduction of the control system in the analysis could be determined.

Na presente tese é apresentado o projeto completo de um observador de fluxo magnético (determinístico, discreto e assintoticamente estável) aplicado ao sistema de controle realimentado de um servo acionamento baseado no motor de indução. Uma vez que o modelo reduzido do motor de indução, além de vários outros tipos de sistemas físicos, é representado mediante modelos em espaço de estados onde existe um retardo na equação de saída, nesta tese é proposto um observador robusto, baseado no Delayed State Kalman Filter, projetado de forma determinística e aplicada a sistemas não-lineares discretos. As características de convergência são determinadas mediante a análise de inequações matriciais lineares (LMI) obtidas a partir da função candidata de Lyapunov. Os erros introduzidos na linearização da matriz de dinâmica da planta e na inicialização incorreta do observador são considerados, inserindo-se matrizes auxiliares diagonais, assumidas como não conhecidas e em função da escolha adequada das matrizes de projeto Rk+1 e Qk. Uma outra contribuição desta tese é a análise detalhada da observabilidade não-linear dos modelos discretos, ordem completa e ordem reduzida, baseados nos modelos de tensões e correntes do motor de indução respectivamente. Diferentes condições de operação são analisadas, considerando-se a velocidade instantânea do rotor, valor do torque de carga, variações paramétricas e a adição de pequenos sinais de perturbação na referência da magnitude do vetor de fluxo do rotor, são consideradas. O observador analisado é então utilizado em um sistema de controle discreto não-linear. O controlador proposto, baseado nas equações características do controle de campo orientado indireto, apresenta uma prova de estabilidade quando são assumidos parâmetros constantes e conhecidos no motor, e quando existe disponibilidade de todos os estados do modelo (incluindo fluxo do rotor). Da mesma forma, é verificado que o sistema de controle realimentado pode utilizar a abordagem equivalência certeza em função da relação entre os conceitos não-lineares de estabilidade entrada-estado e estabilidade robusta. O projeto do sistema de controle é baseado na técnica de estabilização por realimentação e o controle adaptivo realimentado é baseado na extensão ao domínio discreto das definições de estabilidade entrada-estado e estabilidade robusta. Convém mencionar que no projeto do sistema de controle é assumido o modelo de ordem reduzida do motor de indução. Desta forma, não existe a necessidade de considerar a dinâmica do circuito de estator e o custo computacional da implementação do sistema é reduzido. Em todas as simulações relativas ao observador de fluxo magnético proposto, são consideradas diferentes condições de operação no servo acionamento, assim como as características da implementação prática do sistema (algoritmos PWM e filtros antialiasing). Da mesma forma, nas realizações do sistema de controle não-linear proposto, é objetivada a verificação das condições de estabilidade entrada-estado determinadas de forma teórica.

Esta tese aborda o problema de regulação para sistemas lineares sujeitos a saltos Markovianos de tempo discreto com matrizes de transição incertas. Considera-se que as incertezas são limitadas em norma e os estados da cadeia de Markov podem não ser completamente observados pelo controlador. No cenário com observação completa dos estados, a solução é deduzida com base em um funcional quadrático dado em termos das probabilidades de transição incertas. Enquanto que no cenário sem observação, a solução é obtida por meio da reformulação do sistema Markoviano como um sistema determinístico, independente da cadeia de Markov. Três modelos são propostos para essa reformulação: um modelo é baseado no primeiro momento do sistema Markoviano, o segundo é obtido a partir da medida de Dirac e resulta em um sistema aumentado, e o terceiro fornece um sistema aumentado singular. Os reguladores recursivos robustos são projetados a partir de critérios de custo quadrático, dados em termos de problemas de otimização restritos. A solução é derivada da técnica de mínimos quadrados regularizados robustos e apresentada em uma estrutura matricial. A recursividade é estabelecida por equações de Riccati, que se assemelham às soluções dos reguladores clássicos, para essa classe de sistemas, quando não estão sujeitos a incertezas. / This thesis deals with regulation problem for discrete-time Markovian jump linear systems with uncertain transition matrix. The uncertainties are assumed to be normbounded type. The states of the Markov chain can not be completely observed by the controller. In the scenario with complete observation of the states, the solution is deduced based on a quadratic functional given in terms of uncertain transition probabilities. While in the scenario without observation, the solution is obtained from reformulation of the Markovian system as a deterministic system, independent of the Markov chain. Three models are proposed for the reformulation process: a model is based on the first moment of the Markovian system, the second is obtained from Dirac measure which results in an augmented system, and the third provides a singular augmented system. Recursive robust regulators are designed from quadratic cost criteria given in terms of constrained optimization problems. The solution is derived from the robust regularized least-square approach, whose framework is given in terms of a matrix structure. The recursiveness is established by Riccati equations which resemble the solutions of standard regulators for this class of systems, when they are not subject to uncertainties.

O problema da descontinuidade semântica tem sido um dos principais focos de pesquisa no desenvolvimento de sistemas de recuperação de imagens baseada em conteúdo (CBIR). Neste contexto, as pesquisas mais promissoras focam principalmente na inferência de pesos de características contínuos e na seleção de características. Entretanto, os processos tradicionais de inferência de pesos contínuos são computacionalmente caros e a seleção de características equivale a uma ponderação binária. Visando tratar adequadamente o problema de lacuna semântica, este trabalho propõe dois métodos de transformação de espaço de características métricos baseados na inferência de funções de transformação por meio de algoritmo genético. O método WF infere funções de ponderação para ajustar a função de dissimilaridade e o método TF infere funções para transformação das características. Comparados às abordagens de inferência de pesos contínuos da literatura, ambos os métodos propostos proporcionam uma redução drástica do espaço de busca ao limitar a busca à escolha de um conjunto ordenado de funções de transformação. Análises visuais do espaço transformado e de gráficos de precisão vs. revocação confirmam que TF e WF superam a abordagem tradicional de ponderação de características. Adicionalmente, foi verificado que TF supera significativamente WF em termos de precisão dos resultados de consultas por similaridade por permitir transformação não lineares no espaço de característica, conforme constatado por análise visual. / The semantic gap problem has been a major focus of research in the development of content-based image retrieval (CBIR) systems. In this context, the most promising research focus primarily on the inference of continuous feature weights and feature selection. However, the traditional processes of continuous feature weighting are computationally expensive and feature selection is equivalent to a binary weighting. Aiming at alleviating the semantic gap problem, this master dissertation proposes two methods for the transformation of metric feature spaces based on the inference of transformation functions using Genetic Algorithms. The WF method infers weighting functions and the TF method infers transformation functions for the features. Compared to the existing methods, both proposed methods provide a drastic searching space reduction by limiting the search to the choice of an ordered set of transformation functions. Visual analysis of the transformed space and precision. vs. recall graphics confirm that both TF and WF outperform the traditional feature eighting methods. Additionally, we found that TF method significantly outperforms WF regarding the query similarity accuracy by performing non linear feature space transformation, as found in the visual analysis.

Submitted by ALEXANDRE ATAÍDE CARNIATO null (carniato@ifsp.edu.br) on 2017-02-13T14:14:35Z No. of bitstreams: 1 tese_ALEXANDRE_CARNIATO.pdf: 2485892 bytes, checksum: 0939b36770a8ff339e05b2e899308da3 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-02-16T16:48:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 caniato_aa_dr_ilha.pdf: 2485892 bytes, checksum: 0939b36770a8ff339e05b2e899308da3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-16T16:48:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 caniato_aa_dr_ilha.pdf: 2485892 bytes, checksum: 0939b36770a8ff339e05b2e899308da3 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / Este trabalho examina o problema de controle robusto aplicado a sistemas lineares chaveados contínuos no tempo através de uma estratégia de chaveamento dependente apenas da saída medida da planta. Em implementações de sistemas de controle com alocação de polos, o vetor de estado pode não estar completamente disponível. Deste modo, é importante desenvolver estratégias de chaveamento que dependam da saída medida da planta. Inicialmente são propostas novas condições de estabilidade para sistemas lineares chaveados com incertezas politópicas através de uma estratégia de chaveamento adequada. Posteriormente considera-se também o chaveamento de realimentações estáticas da saída. Além disto, considera-se a inserção de um critério de desempenho, neste caso, um custo garantido para sistemas chaveados. Variáveis de folga são acrescentadas nas condições de teoremas dispostos na literatura visando reduzir o conservadorismo das desigualdades matriciais lineares. Em sequência, definindo um sistema aumentado interpretando-se a saída medida da planta como uma nova variável de estado do sistema, são propostas condições originais para a estabilidade que podem reduzir o conservadorismo de técnicas conhecidas. No que tange à realimentação dinâmica de saída, condições de estabilidade e desempenho foram propostas considerando filtros dinâmicos alocados em série com a saída medida da planta. Em seguida, apresentam-se condições para o projeto de controladores robustos estáticos/dinâmicos de saída utilizando-se equações matriciais lineares. Nesta etapa, além da regra de chaveamento, os controladores robustos são responsáveis por garantir estabilidade assintótica e um desempenho adequado. Adicionalmente são propostas novas condições de estabilidade e desempenho para sistemas lineares chaveados incertos considerando que a matriz de entrada é incerta, porém invariante no tempo. Porém, tais condições são representadas por desigualdades matriciais bilineares. Para a obtenção de soluções factíveis para este problema, utilizou-se o método híbrido Differential Evolution - Linear Matrix Inequalities (DELMI), que é baseado em um algoritmo evolutivo e também em um solver de LMIs. Análises teóricas e exemplos numéricos de simulação mostram que as técnicas de controle propostas são eficazes e menos conservadoras do que procedimentos similares disponíveis na literatura. O procedimento proposto pode também ser usado para projetar controladores robustos para plantas com incertezas e sujeitas a falhas estruturais, considerando as incertezas da planta e as falhas estruturais como incertezas politópicas. Um exemplo ilustra a potencialidade do método por meio da aplicação prática no projeto e implementação de um controlador robusto para um sistema de suspensão ativa sujeito a falhas estruturais.

Adaptive filtering has grown to become a fundamental topic in signal processing, increasingly attracting attention from the community. Important factors in this popularization were their low computational complexity and model-free nature, adapting even to nonstationary characteristics of the systems and/or signals under study. Nevertheless, many adaptive algorithms introduce trade-offs, for instance, between convergence rate, nonstationary signals tracking, and steady-state error, which can hinder their use in practical applications. Furthermore, some adaptive filters can become unstable when word length is reduced and/or the input data are highly correlated. Recently, combination of adaptive filters was put forward as a solution for such issues. This approach consists in combining a pool of filters by means of a supervisor that attempts to make the overall system at least as good (usually in the mean-square sense) as the best filter in the set. Examples of these structures have been shown to successfully solve this problem, although well-known limitations remain to be addressed. Moreover, due to the relative novelty of this topic, developments in combination of adaptive filters are difficult to accommodate into a common theoretical framework. This work studies combination of adaptive filters and addresses the aforementioned issue by (i) classifying the existing combinations and proposing a taxonomy that exposes the similarities and differences in their forms; (ii) proposing new combinations; (iii) devising a general framework for studying combinations of adaptive filters and using such framework in performance analyses. / Filtragem adaptativa vem ganhando destaque desde seu surgimento tornando-se um tópico de estudo fundamental em processamento de sinais. A versatilidade de dispensarem total conhecimento das propriedades estatísticas dos sinais, aliada à simplicidade computacional de seus métodos, foram importantes fatores em sua consagração. Apesar disto, muitos filtros adaptativos apresentam compromissos envolvendo, por exemplo, velocidade de convergência, rastreamento de sinais não-estacionários e erro em regime, que podem dificultar sua aplicação na prática. Ademais, alguns algoritmos adaptativos são instáveis quando suas entradas são altamente correlacionados e/ou a precisão dos cálculos é reduzida. Uma solução recente para estes problemas é o uso de combinações de filtros adaptativos. Esta abordagem baseia-se em combinar um conjunto de filtros por meio de um supervisor que procura fazer com que o sistema global seja pelo menos tão bom (em geral no sentido quadrático médio) quanto o melhor filtro do conjunto. Exemplos destas estruturas já mostraram a eficácia deste método, apesar de ainda existirem reconhecida limitações. Além disso, em se tratando de um tópico relativamente recente, os desenvolvimentos na área de combinação de filtros adaptativos não possuem uma estrutura teórica unificada. Este trabalho propõe abordar estas questões (i) classificando as combinações existentes e criando uma taxonomia que explicite semelhanças e diferenças entre elas; (ii) introduzindo novas combinações; e (iii) desenvolvendo uma forma unificada de descrever combinações de filtros adaptativos e usando-a em análises de desempenho.