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Submitted by Biblioteca Central (biblioteca@unicap.br) on 2022-02-17T16:56:11Z No. of bitstreams: 2 Ok_myllena_syngred_raimundo_santana.pdf: 9750221 bytes, checksum: 9d6f1e463015fb686ee3a77495cfbcef (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-17T16:56:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Ok_myllena_syngred_raimundo_santana.pdf: 9750221 bytes, checksum: 9d6f1e463015fb686ee3a77495cfbcef (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2021-08-18 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Process control is a key action to ensure greater system efficiency and the quality of the final product. lt is estimated that more than 90% of the control systems used in the industry today are of the PIO type, with the largest portion being PI type controllers. Knowing the importance and need for level control in processes, since this type of variable directly interferes in the quality of the process and product, and even in manufacturing safety, this work sought to analyze level control strategies based on PI control, using LabVIEW and Arduino, in a didactic level control plan. To this end, the transfer function of the didactic plant was experimentally determined, its behavior was simulated in different PIO adjustment parameters through the Scilab software, experimentally applying different controller tuning methods and determined which method offered the best efficiency to the control system and finally, identifying which types of processes the proposed strategy could be applied to. The application of different tuning methods proved to be promising, since all of them showed real application potential. The determination of the transfer function of the didactic plan used was made considering it linearly, returning a first order transfer function with a delay time. lt was possible to prepare the block diagram and simulate the behavior of the system through the Scilab software, which proved to satisfactorily predict the behavior of the system.The PI control system tuned by the Gain Limit method showed a slight superiority in relation to other tuning methods, having its application indicated for replacement/feeding processes of raw material, maintenance of predetermined manufacturing conditions, among others. The importance of level control in preventing environmental accidents was identified. O controle de processos é uma ação primordial para garantir a maior eficiência dos sistemas e a qualidade do produto final. Estima-se que mais de 90% dos sistemas de controle utilizados na indústria atualmente sejam do tipo PIO, sendo a sua maior parcela, controladores do tipo PI. Conhecendo a importância e necessidade do controle de nível nos processos, uma vez, que este tipo de variável interfere diretamente na qualidade do processo e produto, e até na segurança da fabricação, este trabalho buscou analisar estratégias de controle de nível baseadas em controle PI, utilizando LabVIEW e Arduino, em uma planta didática de controle de nível. Para tal, foi determinada experimentalmente a função de transferência da planta didática, simulado seu comportamento em diferentes parâmetros de ajuste PIO através do software Scilab, aplicando-se experimentalmente diferentes métodos de sintonia do controlador e determinado qual método oferecia melhor eficiência ao sistema de controle e por fim, identificado a quais tipos de processos a estratégia proposta poderia ser aplicada. A aplicação dos diferentes métodos de sintonia se mostraram promissoras, uma vez que todas demonstraram potencial de aplicação real. A determinação da função de transferência da planta didática utilizada foi feita considerando-a de maneira linear, retornando uma função de transferência de primeira ordem com um tempo de retardo. Foi possível elaborar o diagrama de blocos e simular o comportamento do sistema através do software Scilab que demonstrou prever, de forma satisfatória o comportamento do sistema. O sistema de controle PI sintonizado pelo método do Ganho Limite demonstrou ligeira superioridade em relação aos demais métodos de sintonia, tendo sua aplicação indicada para processos de reposição/alimentação de matéria­ prima, manutenção de condições pré-determinadas de fabricação, entre outras. Foi identificado a importância do controle de nível na prevenção de acidentes ambientais.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A Teoria de Controle Supervisório (TCS) define uma operação automática para a síntese de controladores para Sistemas a Eventos Discretos (SEDs). Apesar de suas inúmeras extensões e vantagens, a TCS ainda esbarra em alguns aspectos de complexidade que limitam a sua aplicação sobre problemas industriais reais. Em particular, essas limitações se permeiam entre as etapas de modelagem, síntese e implementação de controladores. Recentemente, foi proposta na literatura uma abordagem baseada no refinamento de eventos como forma de simplificar tarefas de modelagem, ampliando assim a aplicabilidade da TCS para uma gama maior de problemas. No entanto, essa abordagem não leva diretamente a ganhos computacionais no procedimento de síntese. Na verdade, pode ser mostrado que o custo computacional para calcular o controlador é o mesmo em relação à abordagem sem refinamentos. Também, pode ser mostrado que o custo em termos de hardware/memória para implementar a solução de controle com ou sem refinamentos é o mesmo. No sentido de estender vantagens do refinamento de eventos para a etapa de síntese, a literatura explora o uso de aproximações. Uma aproximação pode ser associada à ideia de abstração de modelos. Na prática, sua construção se materializa pela remoção de parte, ou de todo, o mecanismo que distingue eventos refinados no modelo do sistema, o deixando assim mais simples, no entanto menos preciso. Esse grau de imprecisão pode implicar na obtenção de controladores subótimos, casos em que a aproximação precisa ser reconstruída até que leve ao controlador ótimo. Essa reconstrução é um processo manual, que depende sobretudo da percepção do engenheiro e que, não raramente, é executado conforme uma política de tentativa e erro. Nesta dissertação, a construção de uma aproximação é automatizada e seus benefícios são estendidos para as etapas de síntese e implementação de controladores. Inicialmente, propõe-se um método para a construção de uma classe especial de aproximações que sempre leva ao controlador ótimo, sem a necessidade de qualquer verificação pós síntese. Em seguida, apresentase uma arquitetura que estende para a etapa de implementação os benefícios do uso de refinamentos e de aproximações. Essa abordagem permite que o sistema de controle possa ser implementado de maneira descentralizada, por um sistema comunicante, que cumpre o mesmo papel de uma implementação centralizada, mas com ganhos no consumo de memória para representar a ação de controle em hardware. Por fim, a última contribuição proposta nesta dissertação estende o método de construção de aproximações e síntese, para o contexto do controle modular de SEDs. Essa abordagem potencializa a aplicação da TCS sobre problemas de grande porte, uma vez que, por definição, o controle modular independe do tamanho do sistema e pode ser conduzido incrementalmente. The Supervisory Control Theory (SCT) defines an automatic operation for the synthesis of controllers for Discrete-Event Systems (DESs). Despite its several extensions and improvements, the SCT still faces significant complexity issues that limit its practical application. In particular, these limitations permeate the stages of modeling, synthesis and implementation of controllers. Recently, an approach based on event-refinements has been proposed in the literature as a way of simplifying modeling tasks, thus extending the applicability of the SCT to a greater range of problems. However, this approach does not lead directly to computational gains in the synthesis procedure. Actually, it can be shown that the computational cost to calculate the controller is the same, with respect to the approach without refinements. Also, it can be shown that the cost in terms of hardware/memory to implement the control solution with or without refinements is the same. In order to extend the advantages of event refinements to the synthesis, the literature exploits the use of approximations. An approximation can be associated to the idea of model abstraction. In practice, its construction is materialized by the removal of part or all the mechanism that distinguishes refined events in the system model, thus making it simpler, but less precise. This level of imprecision may imply obtaining sub-optimal controllers, case in which the approach must be reconstructed until it leads to the optimal controller. This reconstruction is a manual process, which depends on the perception of the enginner and that, not rarely, is executed according to a trial-and-error strategy. In this dissertation, the construction of an approximation is automated and its benefits are extended to the stage of synthesis and implementation of controllers. Initially, a method for the construction of a special class of approximations that always leads to the optimal controller, without the need for any post-synthesis verification is proposed. Next, an architecture is proposed as a way to extend the benefits of refinements and approximations to the implementation phase. This approach allows the control system to be implemented in a decentralized manner, through a communicating system, which accomplishes the same role as a centralized implementation, but with gains in memory consumption to represent the control action in hardware. Finally, the last contribution of this dissertation extends the use of approximations to a modular case. This approach increases the applicability of the SCT to cover larger problems, since, by definition, the modular control is independent of the size of the system and can be derived incrementally.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:19:48Z No. of bitstreams: 1 Victor Hugo Pereira Rodrigues1.pdf: 5058782 bytes, checksum: 07e888485ec3b0a509101f02649b4870 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:19:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Victor Hugo Pereira Rodrigues1.pdf: 5058782 bytes, checksum: 07e888485ec3b0a509101f02649b4870 (MD5) Previous issue date: 2018-02-22 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior In this thesis, a higher-order sliding mode (HOSM) based global differentiators with adaptive gains is developed to address the tracking control problem using only input-output information of a wider class of nonlinear systems with disturbances and parametric uncertainties. The state of the plant is assumed unmeasured so that a norm state estimator is designed to bound the state-dependent disturbances and dynamically adapt the gains of the proposed differentiator. Stability properties and robust exact tracking can be achieved when the proposed adaptive HOSM based differentiators for output-feedback are applied. Numerical simulations and experiments are presented for different control designs, such as: first-order sliding mode control, first-order sliding mode control with monitoring function, terminal sliding modes, twisting, super-twisting, variable gain super-twisting algorithm, nested sliding mode control, quasi-continuous HOSM finite-time controllers and unit vector control. Moreover, we combine a global differentiator based on HOSM and dynamic gains with classical model reference adaptive control (MRAC) schemes to solve the problem of trajectory tracking via output feedback for uncertain linear plants of arbitrary relative degree. For the first time a closed form is given by MRAC to solve the problem associated to plants of arbitrary relative degree. Nesta dissertação, um diferenciador global baseado em modos deslizantes de ordem superior (HOSM) com ganhos adaptativos é desenvolvido para resolver o problema de rastreamento usando apenas informações de entrada-saída para uma classe ampla de sistemas não-lineares com perturbações e incertezas paramétricas. O estado da planta não é medido de modo que um estimador para a norma do estado é projetado para majorar os distúrbios dependentes do estado e adaptar dinamicamente os ganhos do diferenciador proposto. Propriedades de estabilidade e o rastreamento exato e robusto podem ser obtidos quando os diferenciadores adaptativos baseados em modos deslizantes de ordem superior são utilizados na realimentação de saída. Simulações numéricas e experimentos são apresentados para diferentes controladores, tais como: controle de modo deslizante de primeira ordem, controle de modo deslizante de primeira ordem com função de monitoração, modos de deslizamento de terminal, twisting, super-twisting, super-twisting com ganhos variáveis, controle de modo deslizante quase contínuo e controle vetorial unitário. Além disso, combinamos o diferenciador global e ganhos dinâmicos com o clássico esquemas de controle adaptativo por modelo de referência (MRAC) para resolver o problema de rastreamento de trajetória via realimentação de saída para plantas lineares, incertas e de grau relativo arbitrário. Pela primeira vez, uma forma fechada é dada para controle adaptativo por modelo de referência para resolver o problema associado a plantas de grau relativo arbitrário.

Comprovadamente, o sistema de suspensão veicular passivo é uma proposta confiável e econômica de solução tanto para redução dos níveis de vibração do chassi e da roda, quanto para a redução dos níveis de aceleração do chassi. Embora este sistema seja amplamente empregado nos veículos, ele apresenta a desvantagem que seus parâmetros não podem ser modificados de acordo com as variações geradas pela pista. Com isso surge o emprego da utilização do sistema de suspensão ativa, que possibilita a variação dos parâmetros da suspensão a tempo real, no entanto, o emprego deste tipo de suspensão requer um elevado nível de energia para o funcionamento correto de seus atuadores, acarretando na inviabilidade de algumas aplicações. Para solucionar as desvantagens encontradas para o sistema de suspensão passivo e ativo, surge o sistema de suspensão semiativo, que reúne as vantagens do sistema ativo, porém com um menor consumo de energia, gerando consequentemente uma opção de controle confiável e econômica de solução para os problemas de dirigibilidade e conforto veicular. O presente trabalho pretende realizar duas avaliações, sendo a primeira, a avaliação e comparação de um sistema de suspensão passivo com o desempenho de quatro controladores semiativos (on/off, skyhook, groundhook e híbrido) e a segunda é testar os mesmos controladores, porém considerando a dinâmica de um amortecedor magnético-reológico através do modelo de LuGre. Estes controladores serão aplicados a um modelo não linear de um quarto de carro com dois graus de liberdade, sendo as suas variáveis estimadas, através de um observador de estados não linear. A análise para a comparação dos sistemas será realizada através de simulações numéricas utilizando o software MatLab®. As simulações dos distúrbios gerados pela pista serão realizadas através de uma função degrau e uma função pulso com o objetivo de avaliar o desempenho de cada controlador. Após a implementação dos algoritmos de controle, foi possível verificar que o sistema de suspensão semiativo, frente às excitações propostas, apresentou um desempenho superior em relação ao conforto. Contudo, não tão significativas quanto ao do conforto, o sistema controlável também, comparativamente ao sistema passivo, apresentou melhoras no requisito dirigibilidade. Proven, the passive vehicle suspension system is a reliable and cost-effective solution solution for both chassis and wheel vibration levels reduction and chassis acceleration levels reduction. Although this system is widely used in vehicles, it has the disadvantage that its parameters can not be modified according to the variations generated by the track. This results in the use of the active suspension system, which allows the variation of the parameters of the suspension in real time, however, the use of this type of suspension requires a high level of energy for the correct operation of its actuators, resulting in the unfeasibility of some applications. To solve the disadvantages found for the passive and active suspension system, the semiactive suspension system arises, which combines the advantages of the active system, but with a lower energy consumption, consequently generating a reliable and economical solution control option to the problems of maneuverability and vehicular comfort. The present work intends to perform two evaluations, the first being the evaluation and comparison of a passive suspension system with the performance of four semi-active controllers (on/off, skyhook, groundhook and hybrid) and the second is to test the same controllers, but considering the dynamics of a magneticrheological damper through the LuGre model. These controllers will be applied to a nonlinear model of a quarter-car with two degrees of freedom, with its variables being estimated through a nonlinear state observer. The analysis for the comparison of the systems will be performed through numerical simulations using MatLab® software. The simulations of the disturbances generated by the track will be performed through a step function and a pulse function in order to evaluate the performance of each controller. After the implementation of the control algorithms, it was possible to verify that the system of semi-active suspension against the proposed excitations presented a superior performance in relation to comfort. However, not as significant as comfort, the controllable system alo compared to the passive system, presented improvements in the steerability requirement.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:19:40Z No. of bitstreams: 1 Renato Borba Teixeira.pdf: 2334606 bytes, checksum: 10bfba0f3e59fbed09c4a35ab8727173 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:19:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Renato Borba Teixeira.pdf: 2334606 bytes, checksum: 10bfba0f3e59fbed09c4a35ab8727173 (MD5) Previous issue date: 2017-12-21 The main goal of this dissertation is to apply intelligent techniques to adaptive controllers, in order to improve their performance. These techniques are applied to three cases. In the first case, it was developed an artificial neural network that is able to suppress high-frequency oscillations in the output of an extremum seeking control system. High-frequency oscillation degrades the control performance in pratical applications. The artificial neural network used is a multilayer perceptron with one input, one hidden layer and one output. For the training, only a small sample of the extremum seeking output signal is utilized. In the second case, a genetic algorithm (GA) is applied to initialize the parameters of a model reference adaptive control (MRAC), by reducing the previous knowledge required for the implementation of this kind of controller in the trajectory tracking problem. First, the GA is used to find the best control parameters for singleinput-single-output (SISO) systems, so that the transient of the output responses are significantly reduced without needing to increase the control signal amplitudes. Second, multi-input-multi-output (MIMO) plants were taken into account, where the GA is able to find the control direction signs of the high-frequency gain (HFG) matrix, so that the global stability/convergence of the multivariable MRAC controller is guaranteed. This prior knowledgent is fundamental to the operation of the multivarible adaptive controller in real-world scenarios, which depending on the application is impossible to be known a priori. The results of the latter case are compared with a method of monitoring functions, also developed in this work, where the benefits of using the GA for the closed-loop system are evident as the number of inputs and outputs increases. The last contribution applies monitoring functions with adaptive binary control, of the BMRAC type, to solve the problem of high frequency gain matrix with leading principal minors of unknown signs, responsible to define the control direction. The proposed method is developed to multiinput-multi-output (MIMO) systems of relative degree one, since the design of BMRAC controllers even when the signs of the HFG matrix are known are very challenging, due to the large number of restrictions required and prior knowledge. All methods exhibited good performance results, showing their eficiency and, therefore, opening new possibilities to new studies. Este trabalho tem como principal objetivo investigar a aplicação de técnicas inteligentes em controladores adaptativos do tipo extremal e por modelo de referência, de forma a melhorar o desempenho de tais controladores. Essas técnicas foram aplicadas em três estudos de caso. No primeiro estudo de caso foi desenvolvida uma rede neural artificial (RNA) capaz de suprimir as oscilações de alta frequência existentes na saída de um controlador extremal. A supressão dessas oscilações é importante pois elas prejudicam o desempenho de controle em aplicações práticas. A rede neural artificial utilizada foi uma perceptron multicamadas com uma entrada e uma saída, com uma camada escondida. Para o seu treinamento foi utilizada uma pequena amostragem obtida da saída oscilatória do controle extremal. No segundo estudo de caso foram aplicados algoritmos genéticos (AG) na inicialização de controladores adaptativos por modelo de referência (MRAC) como forma de reduzir os conhecimentos prévios necessários para a implementação desse tipo de controlador no problema de rastreamento de trajetórias. Na primeira abordagem foram utilizados sistemas com uma entrada e uma saída onde o AG encontra os parâmetros para a inicialização do MRAC de forma que os transitórios são reduzidos de maneira significativa sem a necessidade de aumentar o sinal de controle. Na segunda abordagem, considera-se sistemas de múltiplas entradas e saídas onde o AG encontra os sinais de direção de controle da matriz de ganho de alta frequência, de forma que a estabilidade global do controlador MRAC e a convergência do erro de rastreamento para zero possam ser garantidas. Esse conhecimento prévio é fundamental para o funcionamento desse tipo de controlador em sistemas reais, onde dependendo da aplicação torna-se impossível de saber previamente. Os resultados do segundo estudo de caso foram comparados com um método de funções de monitoração também desenvolvido nesse trabalho, onde o AG se mostra ainda mais útil conforme o número de entradas e saídas do sistema aumenta. O terceiro estudo de caso aplica funções de monitoração em conjunto com controladores adaptativos binários do tipo BMRAC como forma de resolver o problema do desconhecimento dos sinais dos menores principais da matriz de ganho de alta frequência (HFG), responsável por definir a direção de controle. A grande vantagem desse método é ser aplicável em tempo real. O método proposto foi desenvolvido para sistemas de grau relativo um com múltiplas entradas e saídas (MIMO), pois esses tipos de sistemas apresentam desafios para controladores BMRAC até mesmo quando os sinais da matriz HFG são conhecidos, devido ao grande número de restrições necessárias e conhecimentos prévios. Todos os métodos aplicados apresentaram bons resultados, mostrando sua eficiência e servindo de base para novos estudos.

Este trabalho trata da síntese de controladores H∞ por realimentação dinâmica de saída sendo esta de ordem reduzida, para sistemas lineares incertos a tempo contínuo. Os parâmetros invariantes no tempo pertencem a um domínio politópico e podem afetar todas as matrizes do sistema. A busca por um controlador de ordem reduzida é convertida no cálculo de um ganho de realimentação estática de saída para um sistema aumentado. Para resolver o problema, um procedimento com base em desigualdades matriciais lineares (LMIs) de dois estágios é revisado. São analisados, neste trabalho, os efeitos da adição dos procedimentos metaheurísticos Algoritmo Genético (GA) ou Otimização por Enxame de Partículas (PSO) ao procedimento de dois estágios. Os algoritmos são calibrados utilizando uma base de sistemas chamada COMPlib, assim como sistemas estabilizáveis precisamente conhecidos gerados aleatoriamente, e os resultados são comparados com os resultados de uma técnica de síntese considerada como estado da arte, chamada HIFOO. São utilizados como experimentos numéricos sistemas incertos estabilizáveis gerados aleatoriamente e um sistema incerto disponível na literatura. Os resultados produzidos por essas técnicas mostraram que essas foram capazes de minimizar a norma H∞ para os sistemas testados e esses resultados ficaram próximos ou melhores se comparados às demais estratégias disponíveis na literatura. This dissertation is concerned with the problem of designing reduced order robust H∞ dynamic output feedback controllers, for uncertain continuous-time linear systems. The uncertain time-invariant parameters belong to a polytopic domain and may affect all the system matrices. The search for a reduced-order controller is converted into a problem of computing a static output feedback control design for an augmented system. To solve the problem, a two-stage linear matrix inequality (LMI) procedure is reviewed. It is analyzed, in this work, the effects of adding either a Genetic Algorithm (GA) or a Particle Swarm Optimization (PSO) metaheuristic procedures to the two-stage LMI procedure. The algorithms are calibrated using systems from a database known as COMPlib, and also randomly generated precisely known stabilizable systems, and the results are compared with a state-of-art synthesis technique, named HIFOO. As numeric experiments, randomly generated uncertain stabilizable systems and an uncertain system available in literature are used. The results provided by these techniques showed that they were capable to minimize H∞ norm and the results were close or better when compared to other techniques available in the literature.

Este trabalho estuda o controle de robôs manipuladores com juntas flexíveis, especificamente, o controle de um manipulador planar e serial com dois graus de liberdade e flexibilidade nas juntas. O principal objetivo deste estudo é desenvolver um controle de regulação utilizando Compensação Paralela Distribuída e modelos fuzzy Takagi-Sugeno, para aproximar as não linearidades do sistema. A finalidade da lei de controle de regulação é proporcionar amortecimento ao manipulador para atenuar as vibrações em uma configuração específica. O modelo dinâmico do manipulador estudado é obtido utilizando o princípio de Lagrange-Euler. O desempenho do controle de regulação é avaliado mediante simulações computacionais que comprovam a efetividade do controlador proposto. This work studies the control of robotic manipulators with flexibility, specifically, the control of a planar serial manipulator with two degrees of freedom and flexibility in the joints. The main objective of this study is to design a regulation control using Parallel Distributed Compensation and Takagi-Sugeno fuzzy model, to approximate the nonlinearities of the system. The objective of the regulation control law is to provide damping to the manipulator to attenuate the vibrations in a specific configuration. The dynamic model of the manipulator studied is obtained using Lagrange-Euler principles. The regulation control performance is valued by computer simulations that prove the effectiveness of the proposed controller.

Neste trabalho foi proposto e desenvolvido um sistema de controle de suspensão veicular semi-ativa utilizando um amortecedor magneto reológico (MR). Para simulações numéricas foram considerados: um modelo de um carro completo não linear, um sistema de controle Nebuloso para determinação da força do amortecedor e um sistema para determinar a corrente elétrica aplicada no amortecedor. Os resultados das simulações numéricas demonstraram que a estratégia de controle proposto melhorou a segurança do veiculo reduzindo os deslocamentos do eixo da roda em aproximadamente 7% e o tempo de exposição do chassi as vibrações causadas por distúrbios da estrada em aproximadamente 422,56%. Com a finalidade de implementar futuramente em um amortecedor MR a estratégia de controle proposta, foi desenvolvido um protótipo do controle real, através da utilização de um sistema microprocessado usando de microcontroladores Arduino Nano V3. Para representar o amortecedor utilizou - se uma bobina elétrica, que dispõe de características reais próximas do sistema de amortecimento final. Os resultados experimentais demonstram que o protótipo desenvolvido, reproduziu com fidelidade os resultados numéricos apresentados preliminarmente com uma faixa de erro reduzida. In this work we proposed and developed a system of control vehicular suspension, semi active, using a magneto rheological damper (MR). For the numerical simulations were considered: a model non-linear an complete car, a fuzzy control system to determine strength of the damper and a system for determining the electrical current applied the damper. The results of numerical simulations demonstrated that proposed control strategy improves the safety by the vehicle reducing the shifts the axles the wheels in approximately 7% and the time of exposure of the chassis the vibrations caused by disturbances in the road in approximately 422.56%. In order of implement in the future a proposed control on a MR damper, a prototype of the real control was developed through the use microprocessor system using microcontrollers Arduino Nano V3. For represented the damper, was used - an electrical coil, which has real characteristics near the end cushioning system. The experimental results demonstrated that the prototype developed, faithfully reproduces the numerical results presented preliminarily with reduced error band.

A exploração offshore tem crescido muito nos últimos anos e grandes estruturas e equipamentos têm sido projetados e construídos para remover o óleo que se encontra abaixo da superfície do mar. Para plataformas offshore fixas tipo jaqueta é necessário analisar os problemas decorrentes da exposição dessas instalações ao ambiente hostil do oceano. Estas perturbações induzem vibrações excessivas nas estruturas, afetando o conforto e a estabilidade da instalação, e para combater essas vibrações uma ferramenta matemática foi utilizada para monitorar o estado da integridade da estrutura, a Transformada de Hilbert-Huang (HHT). O HHT foi utilizada com sucesso para a identificação de parâmetros modais, como frequência fundamental e fator de amortecimento da plataforma. Finalmente, uma técnica de controle de vibração ativa baseada no Controle Linear Quadrático (LQ) é implementada com o objetivo de reduzir os efeitos de perturbações oscilatórias indesejáveis causados por ondas e correntes marinhas. The offshore exploration has grown tremendously in recent years, and large structures and equipment has been designed and built to remove the oil that lies beneath the sea surface. For fixed jacket type offshore platforms is necessary to consider the problems arising from exposure of these facilities to the hostile ocean environment. These perturbations induce excessive vibrations in the structures affecting the comfort and stability of the facility, and for to combat these vibrations a mathematical tool was used to monitor the integrity health of the structure, namely the Hilbert-Huang Transform (HHT). The HHT was used for the successfully identification of modal parameters, as fundamental frequency and damping factor of the platform. Finally, an active vibration control technique based on the Control Linear Quadratic (LQ) is implemented aiming to reduce the effects of undesirable oscillatory perturbations caused by waves and marine current.

Electrical transmission and distribution systems of most concern are based on keeping system working within its operational thresholds considering as little loss as possible. For this purpose, several electrical and electronics equipments, mostly automatic ones have been used, including voltage regulators, capacitor banks, synchronous compensators and more recently in ongoing researches, FACTS devices (Flexible Alternative Current Transmission Systems), also called D-FACTS (Distributed FACTS), according to some authors, when applied to electrical distribution systems. With FACTS it is possible to get operational thresholds regulation more precisely, because its parameters adjustment is continuous (not discrete) and it is accomplished automaticaly. Considering these issues, this work aims at proposing optimal allocation and ajustment of STATCOM (Static Synchronous Compensator), SSSC (Static Synchronous Series Compensator) and UPFC (Unified Power Flow Controller) devices in distribution systems in order to minimize technical losses. For its accomplishment, genetic algorithms were used for their acknowledged efficacy at solving optimization problems in electrical systems. The load flow program here developed uses Power Summation Method (PSM) for its best performance at distribution systems. Mathematic models of devices were presented in details so that the inclusion of PSM controllers has been established. The proposed algorithm was applied to 34, 37, 66 and 104 nodes test feeders and systems were simulated with and without FACTS devices so as to enable comparison. Em sistemas elétricos de transmissão e distribuição, grande parte das preocupações está em manter o sistema operando dentro de seus limites operacionais com a menor parcela de perdas possível. Para esse fim, vários equipamentos elétricos e eletrônicos, grande parte automatizados, são usados. Entre eles, estão os reguladores de tensão, bancos de capacitores, compensadores síncronos e, mais recentemente em estudos, os dispositivos FACTS (Flexible Alternative Current Transmission Systems), também chamados por alguns autores de D-FACTS (Distributed FACTS) quando aplicados em sistemas de distribuição de energia elétrica. Com os FACTS é possível obter-se uma regulação mais precisa dos limites operacionais do sistema elétrico, pois o ajuste de seus parâmetros é contínuo (e não discreto) e realizado de forma automática. Neste trabalho, propõe-se realizar a alocação e ajuste ótimos dos dispositivos STATCOM (Static Synchronous Compensator), SSSC (Static Synchronous Series Compensator) e UPFC (Unified Power Flow Controller) em sistemas de distribuição de modo a minimizar as perdas técnicas. Para isso, são utilizados algoritmos genéticos por sua já conhecida eficácia em problemas de otimizaçãoem sistemas elétricos. O programa de fluxo de carga desenvolvido utiliza o Método da Soma de Potências (MSP), por seumelhor desempenho em sistemas de distribuição. Os modelos matemáticos dos dispositivos foram apresentados detalhadamente, de forma que a inclusão dos controladores no MSP foi claramente estabelecida. O algoritmo proposto foi aplicado em alimentadoresteste de 34, 37, 66 e 104 barras e os sistemas foram simulados com e sem a presença dos dispositivos para efeito de comparação.

The goal of this project is to develop a system of supervision, communication and control, implemented in a free supervisory software the SCADABR for installed wind farms and/or to be installed in Brazil, from the considerations and recommendations of IEC 61400 - 25. The construction of complete wind farms with full automation, has led entrepreneurs to focus their efforts not only on profit and productivity, but also in: human capital, concerned with the management system, technological mastery and communication at all levels. Information processing with communication, opened borders with new forms of relationship and growing trend in the industrial automation field, which favors different devices to communicate with others in a cooperative way. However, the largest manufacturers of wind generation plants still offer proprietary solutions "black boxes" for the networks field, which results in a variety of protocols of systems, causing the client the full dependence on these suppliers. Aiming interoperability and flexibility of operation, groups of researchers advocate standards of open model, as the solution of networks and protocols for all, leaving customers free. In this struggle, the best-known organization in the field of wind energy is IEC 61400-25, specifically for the monitoring system and free communication among different equipment vendors, nevertheless internal communication of the components of wind power plant is not within the standard. The application range of the standard covers the operation of this kind of wind farm, including wind turbine, meteorological measurement system, electrical system and management system, but does not include the relevant line of the substation feeding and information. Hence, the interaction with the supervisory system SCADABR developed in "open-source" model of free license. It is proposed the application of a multi-platform Java-based, from an application server, like Apache Tomcat the standard choice. Considering the requirements of the present communication model in IEC 61400-25-2 it is defined a model of information for monitoring and control of wind power plants, to this end, part-data simulator MatrikonOPC through customer / OPC DA server interaction (Object Linking and Embedding for Process Control Data Access), with ScadaBR software. O objetivo da pesquisa é desenvolver um sistema de supervisão, comunicação e controle, implementado em um software de supervisão livre o ScadaBR, para parques eólicos instalados e/ou a serem instalados no Brasil, a partir das considerações e recomendações da norma IEC 61400-25. A construção de parques eólicos completos, com automação total, tem levado os empreendedores a focalizar seus esforços não só no lucro e produtividade, mas também no: capital humano, preocupando-se com o sistema de gestão, domínio tecnológico e comunicação em todos os níveis. O processamento da informação com a comunicação, abriu fronteiras com as novas formas de relacionamento e a crescente tendência na área de automação industrial, favorece que diferentes dispositivos comuniquem-se com outros de uma maneira cooperativa. No entanto, os maiores fabricantes de usinas de geração eólica ainda oferecem soluções proprietárias caixas pretas para as redes de campo, o que resulta numa diversidade de protocolos de sistemas, levando dependência desses fornecedores. Visando a interoperabilidade e flexibilidade de operação, grupos de pesquisadores defendem normas de padrão aberto, como a solução de redes e protocolos para todos, deixando os clientes livres. Nesta luta, a organização mais conhecida na área de energia eólica é a norma IEC 61400-25, especificamente para o sistema de monitoramento e comunicação livre entre diferentes fornecedores de equipamentos, porém a comunicação interna dos componentes da usina de energia eólica não está no âmbito desta norma. A faixa de aplicação da norma abrange parte da operação desse tipo de usina, incluindo turbina de vento, sistema de medição meteorológica, sistema elétrico e sistema de gestão, mas não inclui a linha relevante de alimentação e informação da subestação. Daí a interação com o sistema supervisório ScadaBR, desenvolvido em modelo open-source de licença gratuita. Propõe-se a aplicação de uma multi-plataforma baseada em Java, a partir de um servidor de aplicações, com o Apache Tomcat a escolha padrão. Considerando as exigências do modelo de comunicação presentes na Norma IEC 61400-25-2, define-se um modelo de informação para monitoramento e controle de usinas eólicas, para tal, parte-se do simulador de dados MatrikonOPC, por meio da interação cliente / servidor OPC DA (Object Linkingand Embedding for Process Control Data Access), com o software ScadaBR.

Orientador: Edevar Luvizotto Júnior Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: Este trabalho apresenta uma avaliação do emprego do Método das Vazões Mínimas Noturnas quando aplicado a um Setor de Abastecimento utilizando bombeamento direto com variação de rotação. O método de simples concepção é empregado na obtenção das informações para a elaboração de um diagnóstico de perdas de água em sistemas de abastecimento. No caso apresentado nesse trabalho o método foi aperfeiçoado possibilitando sua aplicação prática à realidade do setor investigado. Os resultados obtidos permitiram concluir que o método, após o aperfeiçoamento proposto é adequado se utilizarmos como diretriz a comparação e verificação dos resultados obtidos durante a pesquisa com o valor de perdas totais obtidos via balanço hídrico de todo o Município de Itapetininga, podendo inclusive ser utilizado em outros setores que empregam bombeamento com rotação variável, uma tendência observável nos grandes sistemas de abastecimento e, certamente para os quais o método da vazão mínima noturna pode proporcionar um efetivo suporte nas investigações de perdas Abstract: This paper presents a review of the use of Method of Minimum Flows Night when applied to a Sector Supply using direct pumping with variable speed. The simple design method is employed to obtain the information for making a diagnosis of loss of water supply systems. In the case presented in this work the method was perfected allowing its practical application to the reality of the sector investigated. The results showed that the method after the improvement proposed is appropriate if we use as a guideline the comparison and verification of results obtained during the survey of the value of total losses obtained via water balance of the entire city of Itapetininga, and may even be used in other industries that employ variable speed pumping, a trend observable in large supply system sand certainly for which the minimum night flow method can provide an effective support in investigations of losses Mestrado Saneamento e Ambiente Mestre em Engenharia Civil

Este trabalho apresenta uma abordagem paralela em FPGA para implementação de controladores digitais, com a finalidade de reduzir o tempo computacional de execução das leis de controle. A técnica de controle utilizada na implementação proposta pode ser aplicada para a compensação seletiva de harmônicos em filtros ativos de potência (FAP). Para compensar mesmo um número reduzido de harmônicas são necessárias múltiplas instruções de cálculo, envolvendo multiplicações e adições. Desta forma, para melhorar o desempenho computacional do sistema, é proposta uma estrutura paralela para implementação do controlador. Para compensação de um número maior de harmônicas é realizada a decomposição das tensões em suas componentes harmônicas em eixos síncronos utilizando a Transformada Discreta de Fourier. Esta estratégia permite um tempo de cálculo fixo independente do número de harmônicas, até o limite imposto pela frequência de amostragem. Os resultados experimentais são apresentados para comparar o tempo de execução da abordagem paralela proposta com o tempo de execução sequencial convencionalmente utilizado na literatura. This paper presents a parallel approach to FPGA implementation of digital controllers, in order to reduce the computational time for implementing the control laws. The control technique used in the proposed implementation can be applied for selective harmonic compensation in active power filters (APF). To compensate for even a small number of harmonics requires multiple calculation instructions involving multiplications and additions. Thus, to improve the performance of the computer system is proposed to implement a parallel structure of the controller. To compensate for a larger number of harmonics is performed in the decomposition voltages of the harmonic components into their frames synchronous using the Discrete Fourier Transform. This strategy allows a calculation time fixed regardless of the number of harmonics up to the limit imposed by the sampling frequency. The experimental results are presented to compare the runtime of the proposed parallel approach with the sequential execution time conventionally used in the literature.