Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-16Bitstream added on 2015-03-03T12:07:10Z : No. of bitstreams: 1 000800632.pdf: 2649005 bytes, checksum: 0e6f6ee2cc449b2d9d89392080c49c79 (MD5) / Essa dissertação trata da dinâmica de um sistema com não-linearidade na rigidez devido à geometria do mecanismo articulado de duas barras, identificado como NLGS ao longo do texto. Na Introdução do trabalho são mostrados exemplos de sistema com rigidez não-linear devido á geometria, destacando a aplicação desse tipo de sistema como isolador de vibração e também discute-se sobre a exposição humana à vibração como motivação e justificativa para o trabalho, ressaltando-se as frequências de ressonância das diversas partes do corpo humano. Na sequência faz-se a revisão bibliográfica sobre o assunto de vibrações para auxiliar na compreensão do trabalho. Após esses capítulos introdutórios é feita a apresentação e a modelagem matemática dos sistemas dinâmicos estudados: sistema NLGS ideal, sistema com rigidez não-linear e sistema não ideal. As equações de movimento são deduzidas pelo método de Lagrange. Após a dedução das equações de movimento faz-se a integração numérica utilizando o método de Runge-Kutta de quarta e quinta ordem e obtém-se a resposta dos sistemas (deslocamento, velocidade e aceleração). Como resultado da integração numérica são construídas algumas curvas, tais como: histórico de deslocamento, histórico de frequência, plano de fase, FFT, resposta em frequência e diagrama de bifurcação para ajudar na compreensão do comportamento dinâmico dos sistemas. Com base nos resultados obtidos percebe-se que os sistemas NLGS não ideal, NLGS ideal e com rigidez não linear apresentam um comportamento complexo devido à rigidez não-linear. Nesses três sistemas tem-se indicação de regime de movimento caótico inclusive. No sistema não ideal observa-se o efeito Sommerfeld, o qual deixa evidente a captura da rotação do motor pela frequência natural do sistema e o salto na curva da amplitude de deslocamento em função da frequência do motor. Fazendo um comparativo entre o... / This dissertation concerns with the dynamics of a system with nonlinearity in the stiffness due to geometry of a pivot mechanism of two bars, called NLGS in the text. In the Introduction are shown examples of system with nonlinear stiffness due to geometry, emphasizing the application of this kind of system as vibration isolator and is also discussed about the human exposure to vibration as motivation and justification in the research, emphaizing the different resonance frequencies of the human body. In the sequence is carried out the literature review about vibrations to help on understanding the research. After these introductory chapters is done the presentation and mathematical modeling of the studied dynamic systems: non-ideal NLGS system, ideal NLGS system, nonlinear stiffness system and non-ideal system. The equations of motion are deduced by Langrange's method. After the deduction of the equations of motion is carried out the numerical integration using the fourth and fifth order Runger-Kutta's method and it is gotten the response of the systems (displacement, velocity and acceleration). As result of the numerical integration some curves are plotted, such as: displacement history, frequency history, phase portrait, FFT, frequency response and bifurcation diagram to help on understanding the dynamic behavior of the systems. Based on the results is noticed that the following systems have a complex behavior due to nonlinear stiffness: non-ideal NLGS, ideal NLGS and nonlinear stiffness system. In these three systems there are indications of chaotic motion. In the non-ideal system the Sommerfeld effect is observed, evidencing the capture of the frequency of motor by the natural frequency of the system and the jump in the curve of frequency response. Comparing the non-ideal NLGS system and the non-ideal system conludes that the Sommerfeld effect is eliminated and the maximum amplitude of displacement is reduced by 27% in the non-ideal...

Orientador: Marcos Silveira / Banca: Paulo José Paupitz Gonçalves / Banca: Samuel da Silva / Resumo: O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento dinâmico de sistemas de suspensão veicular que empregam amortecimento viscoso assimétrico, com foco na melhoria do conforto para os passageiros, considerando não linearidade geométricas presentes no sistema. Estudos anteriores comprovam que o uso de amortecedores assimétricos nestes tipos de sistema pode ser vantajoso com relação ao conforto dos passageiros. Porém, nota-se que há uma deficiência no entendimento do comportamento dinâmico deste tipo de sistema. Portanto, análises mais aprofundadas deste problema devem ser realizadas. A modelagem e o comportamento de duas configurações de suspensões, uma com amortecimento viscoso simétrico e outra com amortecimento viscoso assimétrico são apresentados e comparados. As simulações são feitas usando um modelo de quarto de carro para analisar a dinâmica vertical. A configuração geométrica de um sistema de suspensão é levada em consideração na modelagem da força de amortecimento e da força da mola, de forma a incluir não linearidade geométricas no modelo. O perfil de pavimento é introduzido no sistema através de uma excitação harmônica. Diversos valores de frequência de excitação são utilizados para descrever as diferentes irregularidades de diferentes tipos de pavimento. Os modelos matemáticos referentes aos sistemas de suspensão descritos são analisados através de simulação numérica. Através da análise computacional e métodos usuais em dinâmica não linear, incluindo históricos de deslocamento, plano de fase e resposta em frequencia é possível identificar regiões nas quais fenômenos indesejados ocorrem. Para esta análise, foram variados os valores do coeficiente de amortecimento tanto para a compressão quanto para a extensão do amortecedor e estabelecida uma razão de assimetria. Através da modelagem e simulações computacionais deste estudo é possível verificar que a escolha da... / Abstract: The objective of this work is to study the dynamical behaviour of vehicle supension system employing asynmetrical viscous damping, with a focus on improving passenger comfort, considering geometric nonlinearities which are present in the system. Previous studies have shown that the use of asymmetrical dampers in these types of systems can be advantageous with regard to the comfort of the passengers. However, there is a deficiency in understanding the dynamic behaviour of such systems. Therefore, further analysis of this problem should be conducted. The modeling and the behaviour of suspensions of two configurations, one with symmetrical viscous damping and another with asymmetrical viscous damping are presented and compared. The simulations are performed using a quarter-car model to analyze the vertical dynamics. The geometric configuration of a suspension system is taken into account in modeling the damping force and spring force, to include geometrical nonlinearities in the model. The road profile is introduced into the system through a harmonic excitation. Several values of excitation frequency are used to describe the various irregularities of different types of road. Mathematical models of the described suspension systems are analyzed by numerical simulation. Through computational analysis and usual methods in nonlinear dynamics, including time history, phase plane and frequency response, it is possible to identify regions where unwanted phenomena occur. For this analysis, the values of the damping coefficient for the compression and extension of the damper were varied, establishing an asymmetry ratio. Through modeling and computer simulations in this study, the choice of the asymmetry ratio diminishes the effects that the unever road causes on the displacement and acceleration of the sprung mass. This decrease can also improve the comfort for the passengers / Mestre

Orientador: José Manoel Balthazar / Banca: Angelo Marcelo Tusset / Banca: Airton Nabarrete / Banca: Atila Madureira Bueno / Resumo: A aproximação ideal e linear de modelos matemáticos apesar de ser a mais utilizada pela simplicidade não se torna a única forma de representação dos problemas e soluções na engenharia quando se aplicam técnicas computacionais e cálculos numéricos. Nesse sentido, para o controle das respostas dos sistemas dinâmicos a análise das fontes não ideais como solução viável de engenharia tem sido pesquisada em várias áreas. Nessa tese estuda-se a modelagem da equação do movimento de um veículo de pequeno porte para o transporte urbano em pequenos percursos, por meio de motores híbridos biomecânico e a ar comprimido com comportamentos não lineares e não ideais, se excitando e recebendo excitação do movimento e da interação entre as fontes motoras. Esse tipo de dinâmica veicular híbrida tem sido investigada por possibilitar melhorias no rendimento energético de veículos, tornando-se essa uma técnica que minimiza o consumo de combustíveis fósseis. Dessa forma a energia elétrica se mostra uma das principais fontes motora híbrida, combinando-se a fonte elétrica a veículos de grande e médio porte com os motores de combustão, incluindo-se os veículos de pequeno porte tal como a bicicleta combinado à fonte biomecânica. Nesse contexto de utilização de energia limpa e renovável a aplicação de motores a ar comprimido possibilita características adequadas ao uso em pequenos veículos automotores, tais como, bicicleta e motocicletas. Nesse trabalho se pesquisa a aplicação de modelo não linear com m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The ideal and linear approximation of mathematical models despite being the most used for simplicity does not become the only way to represent problems and solutions in engineering when applying computational techniques and numerical calculations. In this sense, for the control of the responses of the dynamic systems, the analysis of non-ideal sources as a viable engineering solution has been researched in several areas. In this thesis we study the modeling of the equation of the movement of a small vehicle for the urban transport in small routes, by means of biomechanical hybrid motors and to compressed air with non-ideal and non-linear behaviors, getting excited and receiving excitation of the movement and the interaction between motor sources. This type of hybrid vehicular dynamics has been investigated by enabling improvements in the energy efficiency of vehicles, making this a technique that minimizes the consumption of fossil fuels. In this way electric power is one of the main sources of hybrid power, combining the electric source to large and medium-sized vehicles with combustion engines, including small vehicles such as the bicycle combined with the biomechanical source. In this context of use of clean and renewable energy the application of compressed air motors allows characteristics suitable for use in small motor vehicles, such as bicycles and motorcycles. In this work, the application of nonlinear model with biomechanical motors and compressed air as sources not... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Paulo José Paupitz Gonçalves / Co-orientador: Edson Antônio Capello Sousa / Banca: Marcos Silveira / Banca: Fabricio Cesar Lobato de Almeida / Banca: Douglas Domingues Bueno / Banca: Laercio Javarez Junior / Resumo: O objetivo principal desta tese é a análise de amortecedores não lineares, incluindo os efeitos da folga, assimetria e histerese. A tese também apresenta um estudo sobre a influência da temperatura sobre esses efeitos. O estudo baseia-se em testes experimentais realizados em três diferentes amortecedores, incluindo um de atrito seco, um hidráulico e um do tipo magnetoreológico. Esses amortecedores foram testados em uma máquina de teste universal utilizando excitação cíclica para diferentes condições de amplitude, frequência e corrente elétrica no caso do amortecedor magnetoreológico. Três modelos paramétricos foram utilizados para representar as forças de amortecimento que foram medidas durante os ensaios experimentais, onde os parâmetros que definem esses modelos foram ajustados utilizando um algoritmo de otimização. A tese propõe uma contribuição para o campo de engenharia ao representar fenômenos não lineares típicos de amortecedores através de testes experimentais e descrevendo uma metodologia para representar as forças de amortecimento não linear e os efeitos da temperatura nestes modelos. / Abstract: The main objective of this thesis is the analysis of nonlinear dampers including the effects of clearance, asymmetry and hysteresis. The thesis also presents a study on the temperature influence over these effects. The study is based on experimental tests performed on three different damping devices (dashpots), including a dry friction, a hydraulic and a magnetorheological dashpots. Theses dampers were tested on an universal testing machine using cyclic excitation for different conditions of amplitude, frequency and current in the case of the magnetorheological damper. Three parametric models have been used to represent the damping forces that were measured during the experimental testes, where the parameters defining these models were adjusted using an optimization algorithm. The thesis proposes a contribution to the engineering field by representing typical nonlinear phenomena of dampers through experimental tests and describing a methodology to represent the nonlinear damping forces and the effects of temperature on these models / Doutor

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-09-01T16:18:22Z No. of bitstreams: 1 2016_ElderOroski.pdf: 2262722 bytes, checksum: 3c0d332397c2608f2c4bb935b2acfb5d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-10-17T17:00:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_ElderOroski.pdf: 2262722 bytes, checksum: 3c0d332397c2608f2c4bb935b2acfb5d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T17:00:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_ElderOroski.pdf: 2262722 bytes, checksum: 3c0d332397c2608f2c4bb935b2acfb5d (MD5) / Identificar um sistema não linear pode constituir uma tarefa complexa. Para tratar tal complexidade uma série de modelos e métodos de identificação de sistemas foram desenvolvidos ao longo das últimas décadas. Neste cenário, dois dos modelos não lineares mais promissores são as chamadas séries de Volterra e os modelos NARX que, embora sejam implementações computacionalmente exigentes, apresentam boa precisão e representatividade do sistema a ser modelado. Tais modelos podem ter seu custo de implementação computacional reduzido pelo uso de funções ortonormais. Assim, nesta tese, tem-se por objetivo identificar um conjunto de sistemas não lineares a partir de modelos NARX, simplificados através do uso de funções ortonormais, conhecidos como modelos NARX-OBF. Para tanto, são expostos métodos de otimização determinísticos e heurísticos, com foco na determinação dos parâmetros de modelo. Foram criados métodos de otimização heurística, como o inédito Algoritmo do Princípio Antrópico, que são utilizados na determinação da estrutura do modelo bem como de seus parâmetros. São apresentados ainda exemplos de identificação de sistemas não lineares reais, dois levitadores magnéticos, baseados nestas propostas. A partir da comparação entre os modelos citados, foi constatado que o modelo NARX-OBF apresentou menor MSE que o modelo Volterra-OBF, para modelos com o mesmo número de termos, superando também os modelos clássicos de identificação de sistemas neste quesito. Como perspectivas futuras para este trabalho, tem-se a possibilidade de utilização de Programação Genética na determinação da estrutura do modelo e a exploração de diferentes funções ortonormais. / Identifying a nonlinear system generally is a complex task. In order to manage this complexity many system identification methods were developed over the past decades. Among them, two of the most promising models are the Volterra series and the NARX series. Their implementation normally are computationally costly, but they have good accuracy and representativeness. These kind of models have their indentification cost reduced by using orthonormal functions. Thus, this thesis has the objective of identifying a class of nonlinear systems, with Volterra and NARX models, simplified by orthonormal functions. In order to achieve this goal, some optimization methods are presented, deterministic and heuristic, focusing on model parameter determination. Heuristic optimization methods were created, as the novel Antropic Principle Algorithm, which are used in determining the model structure and their parameters. Examples of real nonlinear system identification is presented, as two magnetic levitators, based on these proposals. From the comparison of the above models, it was found that the NARX-OBF model showed lower MSE than the Volterra-OBF model, to models with the same number of terms. As future work, is possible using Genetic Programming in the model structure determinination and to expore different kind of orthonormal functions.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T02:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:31:19Z : No. of bitstreams: 1 175861.pdf: 8505269 bytes, checksum: fcb27e92f76404fe177e39ea9968839e (MD5) / São apresentadas três contribuições para o projeto de controladores não-lineares para sistemas com restrições no controle. Primeiramente é considerado o problema de estabilização global de sistemas lineares com saturação nos atuadores. Um novo algoritmo é proposto para escalonamento de ganho de uma lei de controle construída a partir de soluções da equação algébrica de Riccati. Este algoritmo reduz a conservatividade de algoritmos existentes, resultando em um melhor desempenho, enquanto garante propriedades de robustez similares. Na segunda contribuição, a técnica do anti-windup é utilizada para propor uma estratégia de controle para seguimento de set-point para sistemas lineares com modos instáveis e com restrições de magnitude e taxa de variação no sinal de controle. A estratégia proposta admite sinais de referência de magnitude arbitrária e assegura total liberdade de projeto para induzir o desempenho de seguimento ``local'' desejado. Por fim, o problema de compensação da saturação de atuadores é considerado no contexto de sistemas não-lineares. A abordagem utilizada baseia-se na técnica da unificação de controladores locais e globais. A estratégia de controle desenvolvida é então aplicada na compensação de saturação de atuadores no controle de robôs manipuladores, e resultados de simulação são apresentados.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T02:04:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280373.pdf: 691014 bytes, checksum: a8e46068063b6782e5f37063a2626ff4 (MD5) / Input multiplicity deal with an output value as a function of two or more steady-state input values, showing maximum and/or minimum values in the steady-state relationship. The control design for input multiplicity plants is challenging when the setpoint plant coincides with one of these values. These maximum or minimum points have null steady-state gain and different dynamic behavior to each side of the maximum and/or minimum values, generating closed-loop stability problems. A benchmark plant with input multiplicity is the Van de Vusse reaction system. It is widely used in chemical process applications. For this plant the steady-state maximum value coincides with the optimal setpoint value for the process variable to be controlled. In reactors optimization fields this system is widely used in applications around the steady-state maximum value. In process control, although this system be considered for controller design, their use in control systems that operate in the steady-state maximum value has been limited, being normally used to assess control algorithms on plants working far from the steady-state maximum value. This work discusses the control design for the Van de Vusse reaction system in the steady-state maximum value, through a multiple modeling control strategy. For this purpose, both parametric and nonparametric modeling techniques are applied and the open-loop model performance is evaluated. Using multiple model techniques, control systems are designed, where several local models are utilized for deriving the global model. This global model is used to calculate the control output. For detection and to determine the number of models that will be applied, some performance indices are introduced. This work also analyzes qualitatively the relationships of both dynamic and static behaviors for input multiplicity systems, showing that in the control design and setpoint definition the analysis between these relations must be considered to assess the closed-loop stability. / A múltiplicidade de entrada refere-se à obtenção de um valor estável da variável de saída em função de dois ou mais valores da variável de entrada. Sistemas com multiplicidade de entrada exibem curvas estáticas com valores máximos ou mínimos e o problema de controle é desafiante quando o valor desejado de operação da planta coincide com um destes valores. Estes máximos ou mínimos apresentam ganho estático nulo e diferentes comportamentos dinâmicos na operação a esquerda ou direita do valor ótimo. Na área de processos químicos, um sistema benchmark de multiplicidade de entrada é o sistema de Van de Vusse. Neste sistema o valor máximo da curva de operação estática coincide com o valor ótimo da referência da variável de interesse a ser controlada. Na área de otimização de redes de reatores este sistema tem sido amplamente estudado. Na área de controle de processos, embora este sistema seja considerado para estudos de controle, o seu uso no projeto de controladores que operem no valor ótimo tem sido limitado, sendo normalmente referido como sistema de teste em projetos de controle com plantas trabalhando longe do valor ótimo de operação. Este trabalho é direcionado ao problema de controle do sistema de Van de Vusse no valor ótimo de operação, através de uma estratégia de modelagem múltipla. São aplicadas técnicas de modelagem paramétrica e não-paramétrica, por múltiplos modelos, avaliando o desempenho em malha aberta. Posteriormente, com base nas técnicas usadas, são projetados sistemas de controle que fazem uso do modelo da planta para o cálculo da saída de controle. Na definição da quantidade de modelos a serem utilizados, são introduzidos índices de detecção de número de modelos. O trabalho também apresenta relações de comportamento estático e dinâmico para estes sistemas, mostrando que no projeto de controle e definição das referências de operação a análise destas relações deve ser levada em consideração visando a estabilidade de malha.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:29:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 280141.pdf: 6684381 bytes, checksum: c8d99eec8323bb2c59242d0f55062fb7 (MD5) / O ambiente no fundo de poços de petróleo é hostil. Altas pressões e temperaturas freqüentemente combinadas com a presença de fluidos ácidos são um desafio para a instalação de instrumentação de fundo de poço. Além das condições do ambiente, há a dificuldade de prover limentação de energia para esses instrumentos e meios de comunicação com a superfície. Não menos importante é o desafio tecnológico da medição das vazões de água, óleo e gás em escoamento multifásico com técnicas não intrusivas e com baixa perda de pressão. Para completações em águas profundas e especialmente com a cabeça do poço instalada no fundo do mar (árvore de Natal molhada), uma operação para a troca de um instrumento de fundo de poço pode significar custos da ordem de até dezenas de milhões de dólares. Esta situação inibiu por muito tempo o desenvolvimento de instrumentação para fundo de poço e possivelmente foi um dos fatores que influenciou o baixo nível de pesquisa em modelos e técnicas de controle e automação da produção já que para controlar deve-se medir. Felizmente, nos últimos 10 anos, tem havido um grande desenvolvimento de instrumentos de medição e atuação para uso no fundo de poços. Paralelamente ao esforço na área de instrumentação tem havido avanços no desenvolvimento de técnicas de controle e automação para a produção de petróleo protagonizada pelas grandes empresas operadoras. As soluções propostas por cada empresa recebem diferentes enominações como Campo Inteligente, Poço Inteligente, Gerenciamento digital e Integrado da Produção, etc., mas, independente da denominação, consistem na aplicação de técnicas de controle, automação e otimização para o desenvolvimento de um campo de petróleo. Freqüentemente as soluções propostas são incipientes e utilizam heurísticas nas tomadas de decisões frente à falta de modelos representativos dos processos e da ausência de medição de todas as variáveis necessárias. Em alguns projetos recentes de desenvolvimento de campos de petróleo torna-se evidente que o avanço da tecnologia de instrumentação de fundo de poço atropelou o desenvolvimento de modelos e algoritmos de controle que não estão preparados para utilizar as novas medições e capacidade de atuação para a melhoria do controle dos processos de explotação. Nesses casos a empresa operadora depara-se com o problema de ter mais informação do que pode utilizar. Em algumas instalações modernas a quantidade de informação é tanta que a dificuldade é determinar quais dados armazenar e em que taxa de amostragem uma vez que existe uma percepção de que essas informações não estão sendo utilizadas em toda sua plenitude. O algoritmo de controle preditivo para sistemas não lineares desenvolvido neste trabalho pode utilizar praticamente qualquer tipo de modelo do processo já que obtém a representação linearizada do sistema de forma numérica. Esta característica deve permitir sua utilização no controle e otimização da explotação de reservatórios utilizando simulador de reservatório como modelo do processo. A dinâmica lenta das principais variáveis e parâmetros do reservatório permitem tempos de amostragem tão grande como dias ou até meses o que facilitaria a aplicação do algoritmo. Um dos primeiros instrumentos de medição desenvolvidos para instalação em fundo de poço foram os sensores para a medição de pressão e temperatura (PDG) que hoje são instalados em praticamente todos os novos poços marítimos no Brasil. O trabalho trata do desenvolvimento de modelos e técnicas de controle para elevação de fluidos multifásico abordando a elevação artificial por injeção contínua de gás (GLC) e a elevação de fluido em riser submarino. A elevação por GLC é um dos métodos de elevação artificiais mais utilizados no Brasil respondendo por mais de 70 % da produção do petróleo nacional. Os desenvolvimentos pressupõem que os poços operando via GLC disponham da medição da pressão e temperatura de fundo dos poços, da medição da vazão de injeção de gás e da existência de chokes de injeção de gás com atuação automática. As contribuições do trabalho são o o desenvolvimento de modelos para utilização na descrição fenomenológica, otimização e controle do processo de elevação por GLC, o desenvolvimento de um algoritmo de controle MPC distribuído, o desenvolvimento de um algoritmo MPC prático para sistemas não lineares, o aplicação de otimização e controle a um grupo de poços operando via GLC e o a aplicação de controle na operação de um riser submarino.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T06:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 282504.pdf: 1512228 bytes, checksum: d45bf57160c2aa54da5d0c2cb218d5a4 (MD5) / Este trabalho apresenta técnicas de análise de estabilidade de sistemas não lineares e estratégias de controle de sistemas chaveados com uma proposta de formulação para máquinas de indução, ambos utilizando LMIs como ferramenta de trabalho. Inicialmente, uma nova técnica para se avaliar a estabilidade local, regional e global de sistemas não lineares é apresentada. Os sistemas podem apresentar não linearidades do tipo polinomial, racional e com incerteza paramétrica, e são utilizadas funções de Lyapunov deste mesmo tipo. A abordagem regional conta com a possibilidade de se utilizar a união de politopos para estimar regiões de atração não convexas e da abordagem global tem-se uma técnica para evitar o crescimento do número de LMIs que ocorre na abordagem politópica. Pretende-se aplicar estas técnicas futuramente nos sistemas não lineares chaveados, como a máquina de indução. Na sequência, é mostrada uma técnica de projeto de estratégias de chaveamento, cujo objetivo principal é garantir estabilidade e desempenho de sistemas comutados. Para isso, a metodologia usada é baseada na teoria de estabilidade de Lyapunov, de modo a descrever as condições necessárias para a lei de chaveamento em forma de LMIs e resolvê-las usando pacotes computacionais existentes. Ao final, é apresentada a modelagem da máquina de indução de maneira genérica, denotando as diferenças para os casos desta operando como motor ou gerador, e a sua forma de acionamento utilizando inversores de tensão. Em seguida, são definidas as LMIs e a estabilidade de sistemas juntamente à suas propriedades básicas para então mostrar o desenvolvimento da estratégia de chaveamento proposta e os resultados atingidos.

Orientador: Paulo José Paupitz Gonçalves / Co-orientador: Marcos Silveira / Banca: Bento Rodrigues de Pontes Junior / Banca: Michael John Brennan / Resumo: O monitoramento da integridade de estruturas e máquinas é um tema que vem tomando importância em diversas aplicações de engenharias. A possibilidade de programar ciclos de manutenção mais otimizados aumenta a disponibilidade do uso de diversos sistemas, desde linhas de produção a sistemas de transporte como aeronaves e veículos terrestres. Uma das formas de avaliar a integridade de um sistema mecânico é feito por meio da captura de sinais de vibração e do uso de sistemas eletrônicos para o pós processamento destes sinais. Neste contexto, o objetivo, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema de baixo custo para monitoramento da integridade de uma estrutura. Sensores piezoelétricos são utilizados para captura de sinais de vibração e um circuito eletrônico foi desenvolvido para o condicionamento destes sinais que são então adquiridos por um microcontrolador lógico programável. Arduino através de um conversor analógico/digital. Para o estudo das variações estruturais, utiliza-se um sistema construído por um motor elétrico com desbalanceamento em seu eixo rotativo sobre uma viga bi-apoiada. Variações estruturais são feitas por acréscimo de massas pontuais ao longo do comprimento da viga, e também por inserção de força magnetometriz interagindo com um imã em um ponto fixo na viga. Os resultados obtidos mostram ser possível monitorar variações estruturais por meio de um sistema de baixo custo com uma análise estatística apropriada no tratamento do sinal / Abstract: Monitoring the integrity of structures and machines is an issue that has been taking importance in several engineering applications. The ability to program more optimized maintenance cycles increases the autonomy of the use of various systems, from production lines to transport systems such as aircraft and ground vehicles. One way of evaluation the integrity of a mechanical system is made by capturing vibration signals and the use of electronic systems for the post processing of these signals. In this context, the aim of this study is to develop a low-cost system for monitoring the integrity of a structure. Piezoelectric sensors area used to capture vibration signals and an electronic circuit has been developed for the conditioning of these signals are then acquired by a logical Arduino programmable microcontroller via an analog / digital converter. To study the structural changes we use a system constituted by an electric motor with unbalance in its rotary axis on a bi-supported beam. Structural variations are made by addition of point masses along the length of the beam, and also by insertion magnetomotive force interacting with a magnet at a fixed point on the beam. The results show that it is possible to monitor structural variations by means of a low-cost system with a suitable statistical analysis treatment samples / Mestre