Search

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-12Bitstream added on 2014-06-13T20:00:53Z : No. of bitstreams: 1 cadim_r_dr_ilha.pdf: 1217588 bytes, checksum: e5c74b6a258852f996ebb5ae3e66b97a (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Neste trabalho são apresentados estudos teóricos, projetos de controladores e simulações numéricas de alguns sistemas de controle automáticos, que no decorrer das pesquisas geraram novas contribuições. Primeiramente foi feito um breve estudo sobre os sistemas fuzzy Takagi- Sugeno (TS) e realizadas algumas simulações envolvendo exemplos acadêmicos como o sistema bola-viga e o levitador magnético. Em decorrência desses estudos foi proposto um novo método para o controle de sistemas mecânicos não-lineares, descritos através de modelos fuzzy TS, considerando o acesso somente às derivadas das variáveis de estado da planta, com projeto baseado em desigualdades matriciais lineares, em inglês Linear Matrix Inequalities (LMIs) e estabilidade assegurada através de funções de Lyapunov. Adicionalmente, foram feitos estudos sobre realimentação derivativa, e proposto um novo método para projetar a matriz de realimentação discreta no tempo da derivada do vetor de estado, tal que o sinal de controle obtido seja equivalente a uma dada lei de controle contínua no tempo com realimentação do vetor de estado. O controlador discreto é obtido com base no controlador contínuo, utilizando um método de aproximação, baseado em LMIs. É suposto que a planta é controlável, linear e invariante no tempo, com uma (SI) ou múltiplas (MI) entradas. Este procedimento permite o uso de métodos de projeto bem conhecidos de realimentação das variáveis de estado em sistemas contínuos no tempo, para calcular diretamente os ganhos de realimentação da derivada das variáveis de estado em sistemas discretos no tempo. Os projetos com realimentação derivativa podem ser úteis no controle de sistemas mecânicos, utilizando-se acelerômetros como sensores. Finalizando, um outro assunto abordado neste trabalho e que também trouxe contribuições relevantes... In this work, theoretical studies, controller designs and numeric simulations of several automatic control systems that generated new contributions are presented. Firstly, a study on Takagi-Sugeno fuzzy systems modeling, control designs and simulations with practical examples, such as a ball-beam system and a nonlinear magnetic suspension system, are described. With these studies a simple method, based on Linear Matrix Inequalities (LMIs) and Lyapunov functions, for designing a control system using the Takagi-Sugeno fuzzy models in mechanical systems, where the available signals for the control are state-derivative, is proposed. Additionally, new results about state-derivative feedback including a simple method for designing a digital state-derivative feedback gain such that the control law is equivalent to a known and adequate continuous-time state feedback control law with a guaranteed stability are proposed. The digital controller is obtained by the continuous controller, using an approach method, based on LMIs. It is assumed that the plant is a linear controllable, time-invariant, Single-Input (SI) or Multiple-Input (MI) system. This procedure allows the use of well-known continuous-time state feedback design methods to directly design discrete-time state-derivative feedback control systems. The state-derivative feedback can be useful in the vibration control of mechanical systems, where the main sensors are accelerometers. Finally, we have the study with the design of state-feedback Variable Structure Controllers (VSC) for a class of continuous-time switched plants where is assume that the state vector is available for feedback. The design is based on Lyapunov-Metzler (LM) inequalities and also on Strictly Positive Real (SPR) systems stability results. The recent definition of Lyapunov-Metzler-SPR (LMSPR) systems is presented and a new direct application... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Marco Antonio Travassos (marco.travassos@unesp.br) on 2022-03-27T14:23:41Z No. of bitstreams: 1 texto.pdf: 2852730 bytes, checksum: d005c9db669f6cb07007a8e92b5aa662 (MD5) Approved for entry into archive by Raiane da Silva Santos (raiane.santos@unesp.br) on 2022-03-28T12:58:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 travassos_ma_dr_ilha_par.pdf: 861829 bytes, checksum: c2346bd4793ccf95ce1a1670eae71717 (MD5) Made available in DSpace on 2022-03-28T12:58:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 travassos_ma_dr_ilha_par.pdf: 861829 bytes, checksum: c2346bd4793ccf95ce1a1670eae71717 (MD5) Previous issue date: 2022-02-11 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho aborda a técnica de controle fuzzy Takagi-Sugeno (T-S) assim como a técnica de controle via transformação Lyapunov-Floquet (L-F) e suas aplicações em sistemas lineares variantes no tempo. Na literatura, a técnica de controle fuzzy T-S e a técnica de controle via transformação L-F são comumente utilizadas para controlar sistemas não lineares invariantes no tempo e sistemas lineares variantes no tempo, respectivamente. Neste trabalho, é mostrado que a técnica fuzzy T-S também pode ser aplicada a sistemas lineares variantes de tempo, assim, cada uma das técnicas é aplicada no controle de um sistema linear variante e seus desempenhos são comparados. Um método híbrido de controle envolvendo ambas as técnicas de controle é proposto. A estabilidade assintótica do sistema em malha fechada no método proposto é provada matematicamente. Comparado com o método fuzzy T-S, o método híbrido reduz o conservadorismo de sistemas lineares variantes no tempo e periódicos quando este possui dois ou mais termos variantes no tempo combinados com incertezas na matriz de entrada de controle. Finalmente, uma aplicação do método híbrido é apresentada considerando restrição na entrada e incertezas na matriz de entrada de controle, bem como taxa de decaimento. Neste exemplo é possível observar a eficiência da técnica do controle híbrido para reduzir o conservadorismo quando comparada com a técnica de controle fuzzy T-S. This thesis approaches the Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy control technique as well as the control technique via Lyapunov-Floquet (L-F) transformation and their applications in linear time-varying systems. In the literature, the T-S fuzzy control technique and the control technique via L-F transformation are commonly used to control nonlinear time-invariant systems and linear time-varying systems, respectively. In this work, it is shown that the T-S fuzzy technique can also be applied to linear time-varying systems, thus, each of the techniques is applied in the control of a linear time-varying system and their performances are compared. A hybrid control method involving both control techniques is proposed. The asymptotic stability of the closed loop system in the proposed method is mathematically proved. Compared with the T-S fuzzy method, the hybrid method reduces the conservatism of linear time-varying periodic systems when it has two or more time-varying terms combined with uncertainties in the control input matrix. Finally, an application of the hybrid method is presented considering input constraints and uncertainties in the control input matrix, as well as the specification of the decay rate. In this example, it is possible to observe the efficiency of the hybrid control technique to reduce conservatism when compared to the T-S fuzzy control technique. CAPES: 001

Submitted by Jorge Camarena Berrospi (jorge.camarena@unesp.br) on 2021-11-09T19:49:13Z No. of bitstreams: 1 Estudo e projeto de sistemas de controle fuzzy Takagi-Sugeno em plantas de processos industriais.pdf: 3584719 bytes, checksum: c4a68e251011691516c0003bdc27d103 (MD5) Approved for entry into archive by Joao Josue Barbosa (joao.barbosa@unesp.br) on 2021-11-09T21:48:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 camarena_berrospi_j_me_ilha.pdf: 3584719 bytes, checksum: c4a68e251011691516c0003bdc27d103 (MD5) Made available in DSpace on 2021-11-09T21:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 camarena_berrospi_j_me_ilha.pdf: 3584719 bytes, checksum: c4a68e251011691516c0003bdc27d103 (MD5) Previous issue date: 2021-09-24 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A grande maioria das malhas de controle em plantas de produção industrial é com o clássico controle Proporcional Integral Derivativo (PID) que não necessariamente pode garantir um comportamento adequado devido à complexidade dos modelos que governam estes processos. O grande uso do controle PID é principalmente por sua facilidade de implementação. Neste trabalho, é proposto uma metodologia para abordar modelos de plantas de processos industriais com o controle Fuzzy Takagi-Sugeno (TS). Para conseguir um erro zero nas variáveis de saídas em regime permanente, um novo estado é adicionado ao sistema por meio de uma ação integral. No modelo do sistema também é considerado a saturação dos atuadores. Para acelerar a resposta do sistema é considerado uma atribuição de taxas de decaimento específico para cada variável de estado. Para resolver o problema de que em aplicações práticas, algumas ou todas as variáveis de estado não podem ser mensuráveis, um observador de estados Fuzzy TS é considerado. O projeto dos ganhos do controlador e observador foram obtidas aplicando o princípio de separação e baseado na teoria de Lyapunov utilizando Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs). A metodologia proposta é aplicada a uma planta térmica de vapor para geração elétrica e na simulação verifica-se que os requerimentos de desenho são conseguidos para uma ampla faixa de operação. The vast majority of control loops in industrial production plants use the classic Proportional Integral Derivative (PID) control, which cannot necessarily guarantee an adequate behavior due to the complexity of the models that govern these processes. The great use of PID control is mainly for its ease of implementation. In this work, a methodology is proposed to approach industrial process plant models with the Fuzzy Takagi-Sugeno (TS) control. To achieve zero error in steady state output variables, a new state is added to the system through an integral action. In the system model, the saturation of the actuators is also considered. To speed up the system response an assignment of specific decay rates for each state variable is considered. To solve the problem that in practical applications, some or all of the state variables cannot be measurable, a Fuzzy TS state observer is considered. The design of the controller and observer gains were obtained applying the separation principle and based on Lyapunov's theory using Linear Matrix Inequalities (LMIs). The proposed methodology is applied to a thermal steam plant for electrical generation and in the simulation, it is verified that the design requirements are met for a wide range of operation. CAPES: 001

Submitted by Lucas Mangili Esteves (lucasmangiliesteves@gmail.com) on 2021-01-07T21:43:09Z No. of bitstreams: 1 Tese_Lucas_M_Esteves - Final.pdf: 1423561 bytes, checksum: 10de7ec2d8ba5fa5467a3654646087c9 (MD5) Approved for entry into archive by Raiane da Silva Santos (raiane.santos@unesp.br) on 2021-01-11T15:39:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 esteves_lm_dr_ilha_par.pdf: 1158628 bytes, checksum: 96b56b88e7c8c9a42c37ef42a031734d (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-11T15:39:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 esteves_lm_dr_ilha_par.pdf: 1158628 bytes, checksum: 96b56b88e7c8c9a42c37ef42a031734d (MD5) Previous issue date: 2020-10-30 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Esta tese propõe o projeto e implementação prática de um controle H_∞ robusto aplicado a alguns sistemas mecânicos (com foco num sistema de suspensão ativa), considerando um único vetor de ganhos de realimentação de estados. Uma característica importante, porém, são as limitações consideradas quanto ao acesso aos estados do sistema. Dois métodos são propostos, um que se utiliza realimentação apenas das variáveis de estado relacionadas às posições do sistema e outro que considera realimentação apenas das variáveis de estado relacionadas às velocidades. A estratégia de controle é baseada em desigualdades matriciais lineares (da sigla em inglês LMI), utilizando também a teoria de Ɗ-estabilidade, que permite ao projetista alocar os autovalores do sistema em malha fechada em uma região do semi-plano complexo negativo, o que, além de garantir a estabilidade, também garante que certos requisitos de desempenho do sistema realimentado sejam atendidos. A motivação do trabalho é obter resultados de controle satisfatórios mesmo com acesso limitado às variáveis de estado, sem a necessidade de qualquer tipo de estimativa das variáveis de estado consideradas inacessíveis. Portanto, os sistemas de controle propostos são opções interessantes como alternativas para o projeto de realimentação de estados de ordem completa para plantas com parâmetros incertos usando apenas realimentação da saída, considerando que não é necessário projetar um observador para estimar qualquer variável de estado da planta. Além disso, são relativamente mais baratos pelo fato de não haver necessidade de se medir todas as variáveis de estado da planta. This thesis proposes a new design and practical implementation of a robust ℋ∞ control applied to some mechanical systems (focusing on an active suspension system), considering a single state feedback gain vector. An important characteristic, though, is that limitations are considered for the state feedback. Two methods are presented, one that uses feedback only from state variables related to positions of the system and another that uses feedback only from state variables related to velocities. The control strategy is based on linear matrix inequalities (LMIs), using the theory of Ɗ-stability, which allows the designer to allocate the closed loop system eigenvalues in a negative complex semi-plane region, which, in addition to ensuring stability, also ensures meeting certain performance requirements of the feedback system. The paper motivation is to provide satisfactory control results even with limited states access, without any kind of estimation of the state variables that are not available. Therefore, the proposed control systems are interesting options as alternative for designing full state feedback for plants with uncertain parameters using only output feedback, considering that it is not needed to build an observer to estimate any plant state variable. Furthermore, they are relatively cheaper because it is not necessary to measure all state variables of the plant. CAPES: 001

Submitted by Fernando Otta Arashiro (fernando.arashiro@unesp.br) on 2020-11-09T23:04:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Fernando_Otta_Arashiro_2020.pdf: 3930586 bytes, checksum: 2c0b5cb4d7695c05c8b9ad25c83e2e2c (MD5) Approved for entry into archive by Raiane da Silva Santos (raiane.santos@unesp.br) on 2020-11-10T19:44:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 arashiro_fo_me_ilha.pdf: 3930586 bytes, checksum: 2c0b5cb4d7695c05c8b9ad25c83e2e2c (MD5) Made available in DSpace on 2020-11-10T19:44:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arashiro_fo_me_ilha.pdf: 3930586 bytes, checksum: 2c0b5cb4d7695c05c8b9ad25c83e2e2c (MD5) Previous issue date: 2020-09-24 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Neste trabalho foi estudada a aplicação do controle chaveado em sistemas não lineares que possuem parâmetros incertos. Devido à presença de incertezas, as funções de pertinência não estão disponíveis para a construção de modelos fuzzy (método proposto por Taniguchi et al. (2001)) que representam exatamente estes sistemas em uma região de operação. Dessa forma a lei de controle chaveada utilizada nesse trabalho é vantajosa pois não utiliza as funções de pertinência dos modelos locais na estrutura e as condições de projeto também podem ser descritas em termos de LMIs (do inglês Linear matrix inequalities). A utilização desta ferramenta matemática (LMIs) no projeto de controladores podem trazer diversas vantagens para uma busca computacional, principalmente no que diz respeito à inserção de índices de desempenho, como taxa de decaimento, restrições em sinais de entrada e saída, e também incertezas na planta. Foram realizadas simulações computacionais com o software Matlab/Simulink utilizando a linguagem do YALMIP, com o solver LMILab. Para exemplificar foi utilizado o modelo matemático de um sistema dinâmico bola-viga. Na implementação prática foi utilizado o sistema Ball Balancer onde foi utilizado o mesmo modelo matemático do sistema bola-viga só que neste caso em duas dimensões. In this work was studied the application of the switched control in nonlinear systems that have uncertain parameters. Due to the presence of uncertainties, the pertinence functions are not available for the construction of fuzzy models (method proposed by Taniguchi et al. (2001)) that exactly represent these systems in a region of operation. In this way, the switched control law is advantageous because it does not use the pertinence functions of the local models in the structure and the design conditions can also be described in terms of LMIs (Linear matrix inequalities). The use of this mathematical tool (LMIs) in the design of controllers can bring several advantages to a computational search, mainly with regard to the insertion of performance indices, such as decay rate, restrictions on input and output signals, and also uncertainties in the plant. Computer simulations were performed with the Matlab / Simulink software using the YALMIP language, with the LMILab solver. To exemplify, the mathematical model of a dynamic ball-beam system was used. In the practical implementation, the Ball Balancer system was used where the same mathematical model of the ball-beam system was used only in this case in two dimensions. CAPES: 001

Submitted by Hyago Ramom Martins Silva (hyago.ramom@unesp.br) on 2020-09-23T18:42:00Z No. of bitstreams: 1 dissertacao_final.pdf: 2941174 bytes, checksum: 97b3e7a65338cff1a542fabf840d5e21 (MD5) Approved for entry into archive by Raiane da Silva Santos (raiane.santos@unesp.br) on 2020-09-24T14:52:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_hrm_me_ilha.pdf: 2876899 bytes, checksum: 2cbb3ef5a1b8ba5efdbd68b46a36a0b6 (MD5) Made available in DSpace on 2020-09-24T14:52:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_hrm_me_ilha.pdf: 2876899 bytes, checksum: 2cbb3ef5a1b8ba5efdbd68b46a36a0b6 (MD5) Previous issue date: 2020-08-28 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Nesta dissertação são apresentadas metodologias de controle automático aplicáveis a um sistema de suspensão ativa de bancada e a um sistema aeropêndulo com modelagem incerta. Os controladores projetados são do tipo robustos de ganho único ou chaveados que podem ser aplicados a uma classe de sistemas lineares com incertezas politópicas e não lineares incertos descritos por modelos fuzzy Takagi-Sugeno (TS) considerando uma região de operação conhecida. A lei de controle chaveada elimina a necessidade de uso de funções de pertinência, que podem ser incertas ou complexas para encontrá-las ou estimá-las. A dinâmica do sistema aeropêndulo é aproximada por modelos locais lineares para diversos pontos de operação. Desta forma, o sistema não linear é descrito por modelos fuzzy TS e o projeto dos controladores é realizado através de Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs) com base na teoria de Lyapunov. São consideradas algumas restrições e técnicas de projeto para obter resultados satisfatórios tais como taxa de decaimento, restrição da norma dos controladores, saturação dos atuadores e índice de desempenho quadrático relacionado com a saída do sistema. As implementações no sistema aeropêndulo com controladores robustos são apresentadas ao final do trabalho para verificação da teoria estudada e análise dos resultados. Para eliminar o erro em regime permanente apresentado em algumas implementações, é inserida uma nova variável de estado ao sistema relacionada com a integral da diferença entre as saídas medida e desejada para o sistema aeropêndulo. Desta forma é apresentado um sistema aeropêndulo de ordem superior ao sistema identificado. São apresentadas também implementações e simulação do sistema de suspensão ativa de bancada considerando parâmetros incertos e falha no atuador. In this dissertation, automatic control methodologies applicable to an active bench suspension and an aeropendulum system with uncertain modeling are proposed. The controllers used are the single-gain control or switched control applicable to a class of linear systems with polytopic uncertainties and uncertain nonlinear system described by Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models considering a given operation region. The switched control law eliminates the necessity of finding or estimating the membership function, which can be uncertain or complex to obtain. The dynamics of the aeropendulum system is approximated in local linear models at different points of operation. In this way, the nonlinear system is described by TS fuzzy models and the design of the controllers is carried out through Linear Matrix Inequalities (LMIs) based on Lyapunov's theory. Some restrictions and design techniques such as decay rate, restriction of the controller norm, saturation of the actuators and quadratic performance index related to the system output are considered to obtain satisfactory results. The implementations in the aeropendulum system with the robust controllers are presented at the end of the work to verify the studied theory and to analyze the results. A method that eliminates the error in steady state during some implementations is presented. The errors are eliminated by means of insertion of a new state variable related to integral of the difference between measured and desired output into the aeropendulum system. In this way, a higher order aeropendulum system is presented. An implementation and simulation of the active bench suspension system considering uncertain parameters and actuator fault are also presented. CAPES: 001

Submitted by Caio Henrique Boneto Gonçalves (caio.b@unesp.br) on 2020-02-05T22:03:53Z No. of bitstreams: 1 Caio Henrique Boneto Goncalves - Dissertacao - rev.01.pdf: 2057507 bytes, checksum: 3f5eadaf17f143fb5c2b4ce52ae82bf4 (MD5) Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2020-02-06T11:32:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goncalves_chb_me_ilha.pdf: 2057507 bytes, checksum: 3f5eadaf17f143fb5c2b4ce52ae82bf4 (MD5) Made available in DSpace on 2020-02-06T11:32:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goncalves_chb_me_ilha.pdf: 2057507 bytes, checksum: 3f5eadaf17f143fb5c2b4ce52ae82bf4 (MD5) Previous issue date: 2019-12-13 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Propõem-se nesta dissertação o desenvolvimento de um método de controle, através de um sistema caixa-cinza, no qual conhecem-se informações da resposta ao degrau do sistema em malha aberta para então projetar um controlador Proporcional, Integral e Derivativo (PID). Através da aquisição prática da resposta ao degrau da planta em malha aberta, utiliza-se um método baseado em diagrama de blocos no MATLAB ® Simulink ® em que é possível, através da convolução entre o sinal de controle e a resposta ao degrau em malha aberta, realizar o controle do sistema em malha fechada e determinar os ganhos do controlador PID que garantam um bom comportamento ao sistema. A validação da técnica é obtida através de implementação em bancada na planta Viga-Hélice em que foi possível obter um controlador que levasse o sistema para a referência desejada com o mínimo de sobressinal existente. This dissertation proposes the development of a control method, through a gray box sys- tem which are known information about step response from the open-loop system, to de- sign a Proportional, Integral and Derivative (PID) controller. Through the practical acquisi- tion of the step response from the open-loop system, a block diagram is used in MATLAB ® Simulink ® where the step response is convoluted with the control signal, allowing to perform the closed loop control of the system and to tune PID gains that will guarantee a better system performance. The validation of the technique is obtained through a implementation at the Beam Propeller, where was possible to obtain a controller that would take the system to the desired reference with the minimum of existing overshooting sinal. CAPES: 001

Submitted by IVAN FRANCISCO YUPANQUI TELLO null (ivan.yupanqui.tello@hotmail.com) on 2017-06-28T18:37:59Z No. of bitstreams: 1 minha dissertacao.pdf: 4687608 bytes, checksum: 8a9fc873657ce7c21593f7e3653e4b0c (MD5) Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-06-28T20:46:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tello_ify_me_ilha.pdf: 4687608 bytes, checksum: 8a9fc873657ce7c21593f7e3653e4b0c (MD5) Made available in DSpace on 2017-06-28T20:46:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tello_ify_me_ilha.pdf: 4687608 bytes, checksum: 8a9fc873657ce7c21593f7e3653e4b0c (MD5) Previous issue date: 2017-06-20 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Neste trabalho são apresentados uma série de resultados relacionados com as técnicas de controle para sistemas lineares chaveados incertos que asseguram índices de desempenho e custos garantidos no projeto. Inicialmente a técnica abordada para este estudo consiste na utilização das desigualdades de Lyapunov-Metzler e as propriedades dos sistemas Estritamente Reais Positivos (ERP). São abordados os sistemas Lyapunov-Metzler-ERP (LMERP), que permitem o desenvolvimento de um método de projeto de estabilização para sistemas que apresentam comutação e incertezas no modelo, usando para isto a realimentação do vetor de estado. A análise de estabilidade é descrita por meio de Desigualdades Matriciais Lineares (em inglês: Linear Matrix Inequalities), LMIs, que, quando factíveis, são facilmente resolvidas por meio de ferramentas disponíveis de programação convexa. Neste trabalho trata-se também da síntese via realimentação de estado com chaveamento no ganho que assegura o critério de desempenho Hoo. Para a validação das estratégias de controle mencionadas foram realizadas simulações e experimentos práticos em um sistema de suspensão ativa de bancada e em um sistema ball balancer, equipamentos fabricados pela Quanser. Os resultados comprovam a eficácia dos método propostos tanto nas simulações quanto nos testes realizados em bancada. This work presents a series of results related to the control techniques for uncertain switched linear systems that ensure performance indicators and guaranteed cost in the design. Initially the technique discussed in this study is the use of Lyapunov-Metzler Inequalities and properties of Strictly Positive Real Systems (SPR), so the Lyapunov-Metzler-SPR systems (LMSRP) are revised, which allow the development of a method of stabilization for systems that have switching and uncertainties in the model, using for this the state feedback. The stability analysis is described by Linear Matrix Inequalities, LMIs, that when are feasible, these are easily solved through tools available in convex programming literature. We also deal with the synthesis via state feedback with switching in the gain that ensures the performance criterion Hoo. In order to validate the proposed strategy simulations and experiments were performed on a bench active suspension system and a ball balancer system, equipments manufactured by Quanser. The results prove the effectiveness of the proposed method both in simulations and in bench tests.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-27Bitstream added on 2014-06-13T19:00:47Z : No. of bitstreams: 1 mainardijunior_ei_dr_ilha.pdf: 7813397 bytes, checksum: 2d1fa03fad1e1a159f2454cd88dc5869 (MD5) Neste trabalho são apresentados estudos teóricos que investigam os seguintes problemas: estabilidade e controle de sistemas chaveados lineares e afins contínuos no tempo. Primeiramente, um breve estudo sobre sistemas lineares chaveados é apresentado, e em decorrência desse estudo propõe-se o projeto de controle com acesso somente à saída da planta. Neste contexto, uma nova lei de chaveamento dependente apenas da saída do sistema linear chaveado, que assegura a estabilidade assintótica do sistema linear chaveado, é proposta. O mesmo método de projeto foi proposto para a classe de sistemas lineares chaveados incertos contínuos no tempo. Novas condições menos conservadoras foram obtidas a fim de relaxar um custo garantido e o conservadorismo do projeto. Índices de desempenho tais como, taxa de decaimento e minimização de um custo garantido são considerados a fim de tornar o procedimento de projeto mais geral. Simulações foram realizadas ilustrando o desempenho dos sistemas lineares chaveados controlados, demonstrando que o método proposto apresenta uma solução eficiente para este problema de controle. Posteriormente, apresenta-se uma extensão dos estudos teóricos para a classe de sistemas chaveados afins contínuos no tempo. Uma revisão de resultados precedentes disponíveis na literatura sobre estabilidade de sistemas chaveados afins com aplicações em eletrônica de potência, é apresentada. Em decorrência desse estudo são propostas novas técnicas de projeto de controle, tais como: controle chaveado com acesso apenas à saída da planta, controle utilizando estrutura variável e controle adaptativo. Um outro assunto abordado neste trabalho foi a proposta de novas condições suficientes, baseadas em LMIs, e o projeto de estratégias de controle a tempo fixo... This paper presents theoretical studies that investigate the following problems related to continuous - time plants: stability and control of switched linear and affine systems. First, a brief study about switched linear systems is presented, and based on this study a control design dependent only on the plant output is proposed. In this context, a new switching strategy, which ensures the asymptotic stability of the switched linear system, is proposed. The same design method was proposed for a class of uncertain switched linear systems. New less conservative conditions were proposed in order to reduce a guaranteed cost and the conservatism of the design condition. Performance indices such as decay rate and guaranteed cost are considered, allowing a more general design procedure. Simulations were performed illustrating the performance of the controlled switched linear systems, demonstrating that the proposed method provides an efficient solution for this control problem. Subsequently, an extension of the theoretical study for a class of continuous time switched affine systems is presented. Then, a review of previous results available in the literature about stability of the switched systems with applications to power electronics is offered. Following, new control design techniques, such as switched control with only acess on output plant, variable structure control and adaptive control, are proposed. Another issue addressed in this work is the proposal of new sufficient conditions, based on LMIs, and the design of new switching strategies with fixed time, that ensure uniform ultimate bounded stability (CORLESS; LEITMANN, 1981) for a class of switched affine system. The proposed methods were applied to control four DC-DC converters, Buck, Boost, Buck-Boost and Sepic in order to compare and to validate the controller designs. The techniques... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-27Bitstream added on 2014-06-13T18:49:27Z : No. of bitstreams: 1 santim_mpa_me_ilha.pdf: 717896 bytes, checksum: a230b88ccd1e9c8a423a3c063f05c183 (MD5) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Foi proposto nesta dissertação um novo método para o rastreamento de sinais constantes (regulação) em sistemas não lineares através de modelos fuzzy Takagi-Sugeno. O método consiste em projetar um único controlador que torna assintoticamente estável um ponto de equilíbrio desejado, que pertence a um determinado intervalo ou região conhecida, sem a necessidade de refazer o projeto dos ganhos do controlador a cada novo ponto de operação escolhido. Neste trabalho também é proposta uma nova metodologia de controle com comutação para algumas classes de sistemas fuzzy Takagi-Sugeno. Tal metodologia projeta os ganhos do controlador baseado na Compensação Distribuída Paralela, porém é utilizado um regulador com comutação que utiliza o ganho que retorna o menor valor da derivada da função de Lyapunov. Esse procedimento evita a necessidade da obtenção das funções de pertinência normalizadas, o que pode facilitar a implementação dos controladores, pois as funções de pertinência normalizadas são, em geral, funções não lineares. Os projetos são baseados em desigualdades matriciais lineares (em inglês Linear Matrix Inequalities (LMIs)) e tem a estabilidade assintótica garantida por funções de Lyapunov. Para verificar a validade dos métodos propostos são apresentados exemplos numéricos e simulações, abordando o sistema bola-viga e levitador magnético, usando o software MATLAB This dissertation proposes a new method based on LMIs for tracking constant signals (regulation) considering nonlinear systems described by Takagi-Sugeno fuzzy models. The method consists in designing a single controller that stabilizes the systemat an operation point belonging to a certain range or region, without the need of remaking the design of the controller gains at each new chosen operation point. This paper also proposes a new methodology to control switching for some classes of nonlinear systems described by Takagi-Sugeno fuzzy models. This methodology projects the controller gains based on the Parallel Distributed Compensation, however is used a switching regulator that uses the gain that returns the minimum value of the derivative of the Lyapunov function. This procedure can be useful in the implementations of Takagi-Sugeno fuzzy controllers, because it does not use the normalized membership function, that usually are nonlinear functions. The designs are based on Linear Matrix Inequalities (LMIs) and asymptotic stability is ensured by Lyapunov functions. To verify the validity of the proposed methods are presented numeric examples and simulations, considering the ball-beam and magnetic levitator systems, using the software MATLAB

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-27Bitstream added on 2014-06-13T20:47:51Z : No. of bitstreams: 1 esteves_tt_me_ilha.pdf: 642482 bytes, checksum: 6d87652f7c370af770e00c245690a225 (MD5) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Neste trabalho é realizada a análise da estabilidade de sistemas fuzzy Takagi-Sugeno (TS) contínuos no tempo, através de Funções de Lyapunov Fuzzy (FLF), Funções de Lyapunov Metzler (FLM) e de Funções de Lyapunov Fuzzy-Metzler (FLFM) introduzida nesta disser- tação. Novas propostas são feitas a partir destas análises, sendo apresentadas condições su- ficientes para a estabilidade assintótica destes sistemas no sentido de Lyapunov. As soluções obtidas são baseadas em desigualdades lineares matriciais (LMIs, do inglês Linear Matrix Ine- qualities) e dependem da solução de um conjunto de desigualdades de Lyapunov-Metzler, que podem ser de difícil solução. Então, foram apresentadas condições de estabilidade baseadas em uma subclasse de matrizes de Metzler que, quando factíveis, podem ser resolvidas através de LMIs com a necessidade de uma busca unidimensional. Foram propostos métodos que genera- lizam os já existentes na literatura, baseados em FLF, para a estabilidade assintótica dos sistemas fuzzy TS This work addresses the stability analysis of Takagi-Sugeno (TS) fuzzy systems via Fuzzy Lyapunov Functions (FLF), Metzler Lyapunov Functions (MLF) and Fuzzy-Metzler Lyapunov Functions (FMLF) that was proposed in this dissertation. New proposals are made from these analyses, and sufficient conditions for asymptotic stability of these systems in the sense of Lyapunov are presented. The results obtained are based on LMIs (Linear Matrix Inequalities) and depend on the solutions of a set of Lyapunov-Metzler inequalities, that are usually difficult to solve. Then, conditions for stability based on a subclass of Metzler matrices that, when feasible, can be described by a set of LMIs with an unidimensional search, are presented. The proposed methods generalize the similar methods available in the literature, based on FLF, for the asymptotic stability of TS fuzzy systems