Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Matemática e Computação Científica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T22:53:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226541.pdf: 451013 bytes, checksum: be54fbe5f1c7c8585a44163802b0d7b4 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T08:44:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241822.pdf: 882172 bytes, checksum: 8f528bd028638721fb6fe1d82fc7960f (MD5) / Nesta dissertação de mestrado são abordadas duas técnicas de controle não-linear, a técnica de controle de realimentação linearizante robusto e a técnica de controle de energy shaping IDA PBC (interconection and damping assignment passive based control). Estas técnicas são combinadas com observadores lineares e aplicadas a um sistema plataforma de teste. O controle de realimentação linearizante robusto consiste no projeto de uma lei de controle e uma transformação de estados (difeomorfismo), que aplicados a um sistema não-linear colocam-no em uma forma linearizada em torno de um ponto de equilíbrio, permitindo que a ele seja possível aplicar as técnicas de controle linear. A técnica de controle energy shaping IDA PCB aborda o sistema em termos de energia. Seu objetivo é, através do projeto de uma lei de controle adequada, moldar a energia do sistema de tal forma que um equilíbrio desejado seja o ponto de menor energia da função que representará a energia do sistema em malha fechada. A realimentação linearizante necessita de acesso à informação de todos os estados e o energy shaping, em geral, também. Entretanto esta é uma situação pouco comum. Para contornar essa dificuldade foi utilizado um observador de alto ganho com a realimentação linearizante e um observador de Luenbeger com o energy shaping. O sistema plataforma de teste escolhido foi o sistema de levitação magnética de um pólo, devido sua característica de apresentar não-linearidades inerentes e a ser instável em malha aberta. Isto o torna, também, atrativo para área da didática. Finalmente, são apresentados estudos de casos e comparações qualitativas entre as técnicas para mostrar suas características.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-02-25T16:41:15Z No. of bitstreams: 1 2015_LuizHenriqueMoreiraPaula.pdf: 5416091 bytes, checksum: 2f703c8eacbb95bbc2ed67ec210a80ce (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2016-06-01T22:13:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_LuizHenriqueMoreiraPaula.pdf: 5416091 bytes, checksum: 2f703c8eacbb95bbc2ed67ec210a80ce (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-01T22:13:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_LuizHenriqueMoreiraPaula.pdf: 5416091 bytes, checksum: 2f703c8eacbb95bbc2ed67ec210a80ce (MD5) / O controle do nível do líquido no interior de um separador gás/líquido do tipo VASPS pode ser uma tarefa complicada, não linearidades associadas ao sistema dinâmico que descreve seu comportamento, combinadas a perturbações ao escoamento podem resultar em um comportamento de difícil previsão. A abordagem de controle adotada no presente trabalho foi baseada num tipo de controle robusto aplicado a sistemas em que parte de suas dinâmicas são precisamente conhecidas. O controle deslizante (Sliding Control), apesar de sua confiabilidade induz descontinuidades no sistema que podem ser prejudiciais ao atuador, no caso do VASPS, uma bomba tipo ESP. Algumas adaptações foram adotadas no sentido de se amenizar esse problema. Assim, um modelo baseado na teoria de Transientes em Fluidos foi assumido e numericamente resolvido utilizando-se o método das equações características. Neste trabalho propõe-se um controlador robusto o suficiente para manter o nível o líquido no interior do separador dentro um intervalo com limites preestabelecidos e que consiga seguir uma trajetória desejada ao longo do tempo de forma a evitar o esforço demasiado do atuador. / Liquid level control inside a subsea gas-liquid separator like VASPS, can be a difficult task. Nonlinearities of the dynamical system combined with disturbances on pipelines flow can result on randomness on liquid level behavior. The control approach chosen for the present study was a robust control generally applied to systems where parts of the dynamics are not well known. The Sliding Control despite of its reliability, induces discontinuities in the system that could be harmful to actuator, an ESP pump for VASPS case. Some adaptations were introduced in order to circumvent this problem. An imprecise system model using fluid transient theory was considered and numerically evaluated by method of characteristics. The present paper purposes a controller robust enough to keep the liquid level between specified limits, track a trajectory to be followed by level values along time and, additionally, able to avoid actuator overwork.

Abordamos dois problemas que têm em comum a presença de múltiplas escalas de tempo. No primeiro problema, a questão é a interação entre espécies com tempos de desenvolvimento diferentes. O modelo analisado é uma interação presa-predador com múltiplas escalas de tempo, no qual as espécies se reproduzem e migram com frequência diferente uma da outra. Observou-se que a presença de mais de uma escala de tempo altera as regiões de estabilidade dos pontos de equilíbrio de coexistência e as densidades das espécies. O segundo problema considera diferentes escalas entre a movimentação e a dinâmica vital da própria espécie. Investigamos como a presença de múltiplas escalas de movimentação afeta dinâmicas metapopulacionais. Obtemos alguns resultados analíticos e depois realizamos simulações numéricas com modelos ecológicos especí cos. Constata-se que a consideração de múltiplas escalas de movimentação diminui a ocorrência de instabilidades causadas pela migração. / We approach two problems that have in common the presence of multiple time scales. In the rst problem, the question is the interaction between species with di erent development times. The model proposed is a predator-prey interaction in which predator and prey have di erent time scales in their reproduction and dispersal processes. We observed that the presence of more than one time scale modi es stability regions of equilibrium points and species densities. In the second problem, we consider di erent scales between the movement and the vital dynamic of the same specie. We investigated how the presence of multiple movement scales a ects metapopulation dynamics. We obtain analytical results and after we performed numerical simulations with speci c ecological models. We argue that the consideration of multiple movement scales decreases the occurrence of instability caused by migration.

Neste trabalho, um modelo metapopulacional composto por sítios distribuídos em duas escalas geográficas é proposto de modo a estudar a estabilidade de dinâmicas sincronizadas. Na escala local, grupos de sítios conectados por processo de dispersão de curta distância são formados. Na escala regional, dispersão de longo alcance é responsável por conectar os sítios que estão em diferentes grupos. A cada geração, consideramos que existem 3 processos envolvidos na dinâmica populacional: a) a dinâmica local, que consiste de reprodução e sobrevivência; b) a dispersão de indivíduos entre os sítios que formam um grupo por processo de dispersão de curta distância; e c) a dispersão de indivíduos entre os grupos por processo de dispersão de longo alcance. Analisamos a sincronização do modelo em duas escalas geográficas. Apresentamos um critério analítico para a sincronização onde todos os grupos de sítios evoluem com a mesma densidade. Analisamos também a possibilidade de um sincronismo total onde todos os sítios da rede seguem a mesma dinâmica. A existência desse estado nem sempre é garantida, mesmo considerando que todos os sítios tem a mesma dinâmica local. Através de simulações numéricas, discutimos os diferentes modos dos grupos de sítios sincronizarem. Isso depende de como os indivíduos são distribuídos nos sítios que compõem o habitat durante o processo de migração na escala regional. / In this work, a metapopulation model composed of patches distributed in two spatial scales is proposed in order to study the stability of synchronous dynamics. In a local scale, clusters of patches connected by short-range dispersal are assumed to be formed. In a regional scale, long distance dispersal is responsible to link patches that are in di erent clusters. During each time step, we assume that there are three processes involved in the population dynamics: a) the local dynamics, which consists of reproduction and survival; b) short-range dispersal of individuals between the patches of each cluster; and c) the movement between the clusters. We analyze the synchronization of the model in the two geographical scales. We present an analytic criterion for synchronization where only the cluster of patches in the regional scale evolve with the same dynamics, we then discuss the possibility of a full synchronism, where all patches in the network follow the same time evolution. The existence of such a state is not always ensured, even considering that all patches have the same local dynamics. Through numerical simulations, we discuss the di erent synchronization modes. It depends on how the individuals are distributed in the local patches that compose a habitat after migration takes place in the regional scale.

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:50:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-07-27. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:25Z : No. of bitstreams: 1 000855440.pdf: 588988 bytes, checksum: fa55dc858bcdf0dafd2579bc6bc6f3a9 (MD5) / ur object of study are classical field theories which possesses topological solitons and have a infnite number of conserved quantities .In particular our models have what is know as Hopf charge. This charge appears because, for finite energy solutions, our theories define mappings of a compactified space time in a 'S POT. 2' target space. We show that ours models's set of conserved quantities are related to the invariance of the Lagrangean under area preserving diffeomorphisms of the target space. Our models are closely related to the Skyrme-Faddeev model and so we give a brief introduction to it. Using Lie's method we find the symmetries of the Euler-Lagrange equations of such models, for an arbitrary curved space time. The symmetry condition turns out to be related with the solution of the Killing equations in a given space time. We then solve the corresponding equations for some specific examples, like the Euclidean, Minkowski and the 'S POT. 3' X R space times. Then, for the'S POT. 3' X R models, using the symmetries already found, we are able to find systems of coordinates for which then exists ansätze leading to separations of variables and to the reduction of the Euler-Lagrange equations (initially PDEs) to ODEs. These ODEs are linear and so we are able to integrate then and also to calculate all of the physically meaningful conserved quantities, as the energy, Hopf charge, angular momentum. We also explain why such ansatz leads to a linear ODE in this particular case and why the Lie integration algorithm works

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2013-10-11T17:32:10Z No. of bitstreams: 1 Emanuel Cajueiro - Dissertação de Mestrado.pdf: 4546773 bytes, checksum: 9096cab10f483bb8024bb7289a289114 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS(livia.freitas@ufba.br) on 2013-10-11T19:11:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Emanuel Cajueiro - Dissertação de Mestrado.pdf: 4546773 bytes, checksum: 9096cab10f483bb8024bb7289a289114 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-10-11T19:11:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emanuel Cajueiro - Dissertação de Mestrado.pdf: 4546773 bytes, checksum: 9096cab10f483bb8024bb7289a289114 (MD5) / A carta dinamométrica de superfície (CDS) é importante para o diagnóstico das condições operacionais de poços de petróleo em terra (on-shore) que tem como método de elevação artificial o bombeio mecânico (BM). A CDS é constituída por um traçado contínuo de dados de posição versus carga suportada pela haste polida durante um ciclo de bombeio. Tais dados, geralmente, são adquiridos no campo por meio de sensores físicos de carga e posição. Neste trabalho, técnicas de identificação de sistemas dinâmicos lineares e não-lineares são aplicadas a fim de inferir posição e carga dinâmica de haste polida de BM, a partir da corrente elétrica de saída de um inversor de frequência usado no acionamento e controle de um motor de indução pertencente ao BM. O modelo autoregressivo com entradas exógenas (ARX) foi usado para a abordagem de identificação linear; para a abordagem de identificação não-linear, a qual apresentou resultados melhores do que a linear, foram utilizados o modelo não-linear ARX (NARX) e o modelo de Hammerstein-Wiener, ambos tendo como função não-linear a wavelet network. Os resultados obtidos na etapa de validação demonstram que a estratégia é aplicável para as condições operacionais normal e de pancada de fluido, o que tornou possível inferir a CDS sem o uso dos sensores de carga e posição. / Salvador

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:34:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225940.pdf: 1864403 bytes, checksum: 60816e08c997618563ef3146bfd46c07 (MD5) / Esta tese trata do problema de controle robusto de sistemas não lineares em relação a variações de parâmetros e/ou incertezas de modelo não estruturadas. Na concepção do controlador não linear robusto aqui proposto, são usadas técnicas de síntese linear H-infinito combinadas à linearização por realimentação robusta. Com esta linearização por realimentação particular, o sistema não linear é transformado em sua aproximação linear em torno de um ponto de operação. A seguir, o controlador linear para este sistema linearizado é obtido pelo método de síntese H-infinito de McFarlane-Glover com loop-shaping, o que permite definir as características de robustez e desempenho desejadas. A estabilidade robusta local do controlador não linear robusto assim definido é demonstrada teoricamente. Além disso, este controlador é avaliado em uma aplicação, a suspensão magnética com 4 pólos, na qual é feita uma comparação com dois outros métodos, e as suas vantagens são destacadas. Como o controlador proposto é restrito aos sistemas cujo estado é conhecido, uma maneira de estendê-lo a outros sistemas, através do uso de observadores de estado, é estudada. O controlador não linear robusto associado a observadores é avaliado em uma aplicação, a suspensão magnética com 1 pólo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Matemática e Computação Científica / Made available in DSpace on 2012-10-23T04:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 237899.pdf: 473844 bytes, checksum: 29ca5e2cf315fbedecc7562bd36a7ad8 (MD5) / Neste trabalho fazemos um estudo e implementação computacional de alguns métodos numéricos para resolução de sistemas não-lineares especiais. Consideramos sistemas com restrições de caixas abordados por meio de técnicas de região de confiança específicas. Resolvemos também o problema de quadrados mínimos não-lineares por meio de técnicas de penalização para o sistema não-linear associado.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T09:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 241062.pdf: 1884685 bytes, checksum: 43ce55a2924e4c7e83cc0a8f0caf3653 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo direcionado à análise e projeto de controladores preditivos baseados em modelo para sistemas lineares e não lineares com atraso, visando a melhoria da robustez e levando em conta aspectos práticos de aplicação. O estudo considera sistemas lineares estáveis, integradores, instáveis, não lineares e um estudo de caso na área da medicina. No primeiro caso, estudam-se as condições que deve satisfazer um sistema de controle preditivo linear para garantir a estabilidade robusta de malha fechada quando se controlam processos estáveis com incertezas no atraso. No segundo e terceiro apresenta-se o estudo do controle preditivo de sistemas lineares com dinâmica integradora ou instável e atraso e propõe-se um novo algoritmo que utiliza idéias de controladores de compensação de tempo morto robustos. No caso de sistemas não lineares propõe-se a extensão das propriedades de robustez de um algoritmo utilizado em sistemas de controle lineares com atraso para processos não lineares com atraso. Finalmente apresenta-se um estudo de caso aplicado à dosagem de anestesia a pacientes durante cirurgia, com garantia de estabilidade sob condições de operação. Resultados de simulação ou ensaios numa planta piloto são apresentados para cada tipo de controlador proposto, mostrando as vantagens dos métodos de ajuste, que principalmente estão orientados a melhorar a robustez e permitir a sua aplicação simples em processos industriais. This work presents the analysis and design of model-based predictive controllers MPC for linear and nonlinear dead-time systems. The proposed control strategies take into account both practical aspects and robustness specifications. The study considers: (i) stable, integrative and unstable linear systems, (ii) nonlinear systems and (iii) a medicine area case study. In the first case, the necessary conditions to guarantee the robust stability when MPC are applied to stable processes with dead time are studied. In addition, it is proposed a robust predictive controller for integrative or unstable linear processes with dead time. This controller uses some of the robustness ideas of dead-time compensators. In the second case, the robustness properties of linear predictive controllers are extended for stable nonlinear processes with dead time. Finally, it is presented a case study where the robust MPC is applied to drug dosing during anesthesia in patients undergoing surgery. Also, a tuning rule is obtained to guarantee the stability of the system under operation conditions. Experimental or simulation results are presented for each proposed controller, to illustrate the advantages of the tuning methods.