Orientador : Prof. Dr. Luiz Carlos Pessoa Albini / Coorientador : Prof. Dr. Eduardo Todt / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Informática. Defesa: Curitiba, 14/08/2015 / Inclui referências : f. 66-72 / Resumo: A aplicação do enxame robótico aliada à comunicação de redes sem fio formam uma excelente ferramenta para possíveis soluções de problemas diversos, tal como identificação e busca de pessoas perdidas equipadas com aparelhos que possuam emissores de sinais. Este trabalho propõe a busca e localização de objetos utilizando sensoriamento de intensidade de sinais e um enxame robótico. São utilizados três métodos de busca: por tentativa e erro, busca sem comunicação e com comunicação. No primeiro método os robôs saem em busca do sinal do objeto perdido por meio de tentativas aleatórias; no segundo método é considerado um dispositivo que obtém a posição do objeto quando detectado; e o último método também obtém a posição do objeto quando detectado e utiliza a comunicação entre os robôs do enxame para a cooperação. Além disso, são considerados ambientes com diferentes áreas bem como diferentes números de robôs que compõem o enxame. São apresentados vários testes para os três métodos e várias combinações de tamanho de áreas por quantidade de robôs. Com os resultados pode-se perceber que em ambientes acima de 500 metros quadrados, independente da quantidade de robôs, utilizar a comunicação entre os robôs do enxame robótico é mais eficiente do que os outros métodos de busca, e essa eficiência pode ser vital no cenário de busca e salvamento de pessoas. / Abstract: The application of robotic swarm combined with wireless communication networks form an excellent tool for possible solutions to various problems, such as identification and search for lost people equipped with devices that have signal transmitter. In this way, this paper proposes the search and location of objects using RSSI and a robotic swarm. Three search methods are used: by trial and error, search without communication and with communication. In the first method the robots come out in search of the lost object signal through random tries; the second method uses a device to obtain the position of the object when detected; and the latter method also gets the position of the object when detected and uses the communication between the robots of the swarm, for cooperation. Beyond that, are considered environments with different areas and different numbers of robots that compose the swarm. Several tests were performed for the three methods and combinations of various areas in relation of the number of robots. The results show that in environments with over 500 square meters, regardless of the number of robots, the search with communication between the robots is more efficient than other methods, and this efficiency can be vital in search and rescue scenario.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-29Bitstream added on 2014-06-13T20:49:10Z : No. of bitstreams: 1 nogueira_mm_me_ilha.pdf: 967716 bytes, checksum: bf062d4db0c2c12ad254ae25c40d377b (MD5) / A proposta deste trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema de navegação de um robô móvel autônomo utilizando-se de técnicas da lógica fuzzy, aqui desenvolvida na linguagem de descrição de hardware, VHDL, e a sua implementação em uma placa DE2 do fabricante Altera, usando o software de desenvolvimento, Quartus II, do mesmo fabricante. O objetivo do sistema de navegação proposto é o de que o protótipo do robô caminhe sem colidir em nenhum obstáculo (ande para frente, para esquerda, para direita e pare) usando para comunicação externa com o ambiente, três sensores de distância localizados um em cada lado do robô e um na frente, atuando através dessas informações em dois motores de passo. Os resultados desta implementação obtidos em simulação são satisfatórios e foram comparados aos resultados obtidos como o mesmo processo no MATLAB. / The purpose of this work is to develop a navigation system of an autonomous mobile robot using fuzzy logic techniques, developed here in the hardware description language, VHDL, and its implementation on a DE2 – Altera board manufacturer, using the software development Quartus II, from the same manufacturer. The navigation system proposed in this work aims that the prototype robot rides without bumping into any obstacles (goes forward, to the left, to the right and stop) using for communication with the external environment three distance sensors, located one on each side of the robot and one at the front and acting through these information in two stepper motors. Simulation results obtained in the implementation developed here are reasonable compared to the same process done in MATLAB.

Made available in DSpace on 2014-05-23T02:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000458176-Texto+Completo-0.pdf: 1398476 bytes, checksum: 6e569958bcd1acf711ee0ad6ae85de51 (MD5) Previous issue date: 2014 / This work addresses discrete time optimal controllers, in particular: the Proximate Time Optimal Servomecanism (PTOS) and the Dynamically Damped Proximate Time Optimal Servomecanism (DDPTOS). Lyapunov theory is used to ensure the stability of the controllers by casting the problem in terms of Linear Matrix Inequalities (LMI). Considering this, there are two main objectives of this work: shown the discrete formulation of the DDPTOS and; relaxed constraints of the classic proof of stability of these controllers, allowing an extension of these techniques to damped systems. Initially, the stability of the closed-loop system is assessed by casting the PTOS nonlinearities in a sector-bounded framework, leading to a set of LMI conditions to be satisfied by the controller parameters. Then, a similar formulation is applied to the discrete DDPTOS, where a linear parametric varying model is used to represent the nonlinearity that adds damping to the system. As a result, a polytopic approach is taken on the limits of the varying parameter given by this representation. The two proposed approaches are validated through experiments in a physical system consisting of a damped servomechanism. / Este trabalho aborda controladores de tempo ótimo no domínio discreto, sendo eles: Proximate Time Optimal Servomecanism (PTOS) e Dynamically Damped Proximate Time Optimal Servomecanism (DDPTOS). Para garantir a estabilidade destes controladores é utilizado a Teoria de Lyapunov e como solução a formulação por desigualdade linear matricial (em inglês, linear matrix inequalities - LMI). Considerando isso, são dois os objetivos principais deste trabalho: apresentar a formulação discreta para o controlador DDPTOS e; relaxar as restrições da prova clássica de estabilidade destes controladores, possibilitando a extensão da técnica para sistema com atrito. Inicialmente, a prova de estabilidade do sistemas em malha fechada é avaliada enquadrando a função não-linear do controlador PTOS dentro de um setor delimitado, conduzindo a um conjunto de restrições LMIs a ser satisfeita pelos parâmetros do controlador. Em seguida, uma formulação similar é aplicada no controlador discreto DDPTOS, onde a sua principal diferença é a utilização do modelo de sistemas lineares com dependência paramétrica para representar a nãolinearidade que adiciona amortecimento ao sistema. Como consequência, forma-se um politopo com os limites obtidos através desta representação. As duas abordagens propostas são validadas através de exemplos de simulação e experimento em um sistema físico composto por um servomecanismo com atrito.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000423038-Texto+Completo-0.pdf: 1137752 bytes, checksum: c77d0b01a9586f77c4f36bda9e52dd2c (MD5) Previous issue date: 2010 / This master’s thesis presents a robust control strategy for tracking sinusoidal reference signals with a zero error and the rejection of harmonic components in steady state for a 5kVA single phase uninterruptible power supply (UPS). To this end, multiple resonant compensators are applied to control the UPS subject to nonlinear loads, where the controllers are tuned in the fundamental frequency and in the most important harmonic components of the load current. The control parameters design is formulated in terms of linear matrix inequalities (LMI) considering load variations and disturbances. The proposed design conditions ensure the robust stability of the control system and incorporate performance specifications to obtain a good tradeoff between the transient response (D-stability) and disturbance attenuation (H∞). To evaluate the performance of the proposed control strategy, several practical experiments are carried out considering linear and nonlinear loads in accordance to the IEC-62040-3 standard, where the control system has obtained a nice performance in terms of transient response and harmonic rejection. / Esta dissertação apresenta uma estratégia de controle robusto para seguimento de referência senoidal com erro nulo e rejeição de componentes harmônicos em regime permanente, para uma fonte ininterrupta de energia (UPS – Uninterruptable Power Supply) monofásica de 5kVA. Com este objetivo, empregam-se múltiplos compensadores ressonantes os quais são sintonizados na freqüência fundamental e nas componentes harmônicas mais importantes presentes em cargas não lineares. A formalização do projeto dos ganhos dos compensadores ressonantes baseia-se na formulação por desigualdades matriciais lineares (LMI – Linear Matrix Inequalities) considerando variações de carga linear e distúrbios. As condições de projeto utilizadas nesta dissertação garantem a estabilidade robusta do sistema de controle e incorpora requisitos de desempenho transitório (D-estabilidade) e rejeição de distúrbios (norma H∞). Para avaliar o comportamento da técnica de controle proposta, realizam-se vários experimentos em laboratório considerando cargas lineares e não lineares de acordo com a norma IEC-62040-3, onde verifica-se o bom comportamento do sistema de controle em termos de resposta transitória, regulação, e rejeição de harmônicos.

Resumo não disponível.

O projeto de controladores baseado em dados tem como finalidade o ajuste dos parâ- metros de controle através de experimentos realizados no sistema, sem considerar mode- los que descrevem a dinâmica ou identificação do processo. Na literatura existem diferen- tes abordagens para este tipo de controle, e a análise e a aplicação de um destes métodos é o propósito desta dissertação. O objetivo deste trabalho é apresentar uma melhoria ao mé- todo de sintonia de controladores baseado em Referência Virtual (VRFT) para sistemas multivariáveis (MIMO), visto que a metodologia apresentada na literatura limita a apli- cação do método a uma classe restrita de processos. A metodologia de controle baseado em dados pode ser considerada consolidada para implementação em sistemas monovariá- veis, porém a extensão desta metodologia a sistemas MIMO é uma necessidade a fim de acrescentar a aplicabilidade em processos cujas diferentes variáveis a serem controladas interferem umas nas outras. Diferente do método apresentado na literatura, o método pro- posto neste trabalho permite a aplicação do VRFT em sistemas MIMO onde os requisitos de desempenho podem ser escolhidos de forma específica para cada variável. Além disso, a utilização de variável instrumental e/ou um filtro mostram-se adequadas para estimar os controladores quando os dados são afetados por ruído. Considerando que a eficácia da metodologia depende de fatores como as características da planta, o modelo de referên- cia e estrutura do controlador escolhidos, e a presença ou não de ruído, realiza-se uma comparação de resultados a fim de avaliar as melhorias obtidas. Finalmente, testes foram conduzidos em uma planta de nível do laboratório de controle, implementado o método proposto, o qual apresentou um desempenho satisfatório mostrando a aplicabilidade desta metodologia em sistemas reais. / Data-driven control methods are a variety of control designs that are developed to use batches of input-output data collected, from the process to be controlled without mak- ing explicitly use of parametric models of these processes. Although data driven control methods have been largely used in SISO systems, the extent of this methodology to mul- tivariable processes is yet a necessity, considering that the control design must take into account the multivariable nature of the process, that is, the interaction between different variables involved. The analysis and application of one of these methods is the main objective of this work, which is intended to present and improvement to the existing Virtual Reference Feedback Tuning Method (VRFT) for Multivariable systems, since the methodology disclosed in the literature restricts the application to a limited class of pro- cesses. Moreover, in this work it is proposed an extension of the VRFT method to the MIMO case, which does not present restrictions and closed loop performance of each variable can be determined accordingly. The method can be used to tune a centralized or decentralized controller. Furthermore, when the signals are corrupted by noise the use of an instrumental variable and/or an appropriate filter is proposed. All these contributions are demonstrated through simulations as well as tests conducted in a real plant, which showed satisfactory performance demonstrating the applicability of this method in real systems.

O projeto de controladores baseado em dados tem como finalidade o ajuste dos parâ- metros de controle através de experimentos realizados no sistema, sem considerar mode- los que descrevem a dinâmica ou identificação do processo. Na literatura existem diferen- tes abordagens para este tipo de controle, e a análise e a aplicação de um destes métodos é o propósito desta dissertação. O objetivo deste trabalho é apresentar uma melhoria ao mé- todo de sintonia de controladores baseado em Referência Virtual (VRFT) para sistemas multivariáveis (MIMO), visto que a metodologia apresentada na literatura limita a apli- cação do método a uma classe restrita de processos. A metodologia de controle baseado em dados pode ser considerada consolidada para implementação em sistemas monovariá- veis, porém a extensão desta metodologia a sistemas MIMO é uma necessidade a fim de acrescentar a aplicabilidade em processos cujas diferentes variáveis a serem controladas interferem umas nas outras. Diferente do método apresentado na literatura, o método pro- posto neste trabalho permite a aplicação do VRFT em sistemas MIMO onde os requisitos de desempenho podem ser escolhidos de forma específica para cada variável. Além disso, a utilização de variável instrumental e/ou um filtro mostram-se adequadas para estimar os controladores quando os dados são afetados por ruído. Considerando que a eficácia da metodologia depende de fatores como as características da planta, o modelo de referên- cia e estrutura do controlador escolhidos, e a presença ou não de ruído, realiza-se uma comparação de resultados a fim de avaliar as melhorias obtidas. Finalmente, testes foram conduzidos em uma planta de nível do laboratório de controle, implementado o método proposto, o qual apresentou um desempenho satisfatório mostrando a aplicabilidade desta metodologia em sistemas reais. / Data-driven control methods are a variety of control designs that are developed to use batches of input-output data collected, from the process to be controlled without mak- ing explicitly use of parametric models of these processes. Although data driven control methods have been largely used in SISO systems, the extent of this methodology to mul- tivariable processes is yet a necessity, considering that the control design must take into account the multivariable nature of the process, that is, the interaction between different variables involved. The analysis and application of one of these methods is the main objective of this work, which is intended to present and improvement to the existing Virtual Reference Feedback Tuning Method (VRFT) for Multivariable systems, since the methodology disclosed in the literature restricts the application to a limited class of pro- cesses. Moreover, in this work it is proposed an extension of the VRFT method to the MIMO case, which does not present restrictions and closed loop performance of each variable can be determined accordingly. The method can be used to tune a centralized or decentralized controller. Furthermore, when the signals are corrupted by noise the use of an instrumental variable and/or an appropriate filter is proposed. All these contributions are demonstrated through simulations as well as tests conducted in a real plant, which showed satisfactory performance demonstrating the applicability of this method in real systems.

Orientador: João Maurício Rosário / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:12:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moretti_Mariana_M.pdf: 12180551 bytes, checksum: 7061efe63e86e5ba1b21c21253c1ee35 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Uma nova proposta de modelo dinâmico da Plataforma de Stewart é apresentada neste trabalho. Enquanto a cinemática inversa é usada para posicionar cada um dos seis braços do robô, o vetor de força que atua em seus deslocamentos é dado pelo torque de motores elétricos. A inércia em cada um dos pontos de apoio é aproximada por uma rigidez mecânica associada ao modulo de Young. Ainda, foi implementado um modelo dinâmico que usa a aproximação de Newton-Euler, amplamente aplicada na dinâmica inversa de robôs seriais, para o caso deste robô paralelo. Em ambas as abordagens, as equações foram implementadas em Matlab/SimulinkTM, e os resultados das simulações foram apresentados para validação das aproximações / Abstract: A new proposal for a dynamic model of the Stewart platform is presented. While the inverse kinematics is used to position each of the six arms of the robot, the vector of force acting on the displacement is given by the torque of electric motors. The inertia in each of the support points is approximated by a mechanical stiffness associated with the Young modulus. Still, it was implemented a dynamic model that uses the Newton-Euler approach, widely applied in the inverse dynamics of serial robots, for the case of this parallel robot. In both approaches, the equations were implemented in Matlab/SimulinkTM, and the simulation results were presented for validation of the approaches / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Augusto Valente Fereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-07T03:36:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DureCabanas_AlexIsmael_M.pdf: 1680183 bytes, checksum: a8561204cfd118467076793b8a3f3d34 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho, o problema de otimização H2 restrita a controladares estáveis serve inicialmente de motivação para um estudo sobre propriedades geométri­cas das condições de Routh-Hurwitz. A partir da desigualdade aritmética-geo­métrica e de conceitos e resultados de programação geométrica, demonstra-se que sempre é possível obter uma representação interna convexa das condições de Routh-Hurwitz e que para sistemas de pequena dimensão a representação é exata. Este resultado viabiliza o tratamento de problemas de projeto com restrições de estabilidade através de técnicas de programação linear, gerando soluções ótimas ou sub-ótimas com baixo custo computacional. O problema de otimização H2 restrita a controladares estáveis é então resolvido pelo método proposto e as principais conclusões do trabalho são apresentadas / Abstract: In this work, the H2 optimization problem constrained to stable controllers motivates a study on the geometric properties of the Routh-Hurwitz condi­tions. Through the arithmetic-geometric inequality and concepts and results of geometric programming, it is shown that is always possible to obtain an inner convex representation of the Routh-Hurwitz conditions and that for low order systems the representation is exact. This result allows the treatment of design problems with stability constraints through linear programming tech­niques and provides optimal ar sub-optimal solutions with reduced computa­tional costs. The H2 optimization problem constrained to stable controllers is then solved by the method proposed and the main conclusions of the work are presented. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Augusto Valente Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-21T21:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sa_SantaClaraChavesde_M.pdf: 2619033 bytes, checksum: d82299e680e57882a524d689ef1ed533 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho, o projeto de controladores para sistemas lineares invariantes no tempo é abordado em dois aspectos básicos: otimalidade com respeito às especificações de desempenho e realizabilidade prática, no sentido de fornecer controladores de ordens reduzidas. O primeiro aspecto é tratado através de técnicas de análise e de otimização convexas, seguindo uma tendência atual da área de teoria de controle. O problema de desempenho é formulado como um problema de otimização convexo e resolvido através de um método de planos de corte. Como a técnica empregada normalmente gera controladores de ordens elevadas, utiliza-se em seguida uma combinação dos métodos de truncamento balanceado e de Edmunds, com os objetivos de preservar ao máximo as características de otimalidade conseguidas na etapa anterior e, ao mesmo tempo, reduzir significativamente as ordens dos controladores. A tese inclui resultados numéricos que ilustram a abordagem proposta / Abstract: ln this work the controller design for linear time-invariant systems is focused in two basic aspects: optimality with respect to the erformance specifications and practical realizability, in the sense of furnishing controllers with reduced orders. The first aspect is treated through convex analysis and optimization techniques, following a current framework of the control theory area. The performance problem is formulated as a convex optimization problem and solved through a cutting plane method. Since this technique usually generates high order controllers, a combination of the balanced truncation and Edmunds method is used to reduce the controller orders significantly, while maintaining as much as possible the optimality characteristics attained in the previous stage. The thesis includes numerical results that illustrate the approach proposed. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica