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Departamento de Engenharia Eletrônica. Universidade Federal de Minas Gerais

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C ´ALCULO MENOS CONSERVADOR DO N´IVEL DE ATENUA ¸C ˜AO DE DIST ´URBIOS H∞ DE SISTEMAS INCERTOS SUJEITOS A RETARDO NO TEMPO

Eduardo N. Gon¸calves∗, Cl´audio D. Campos, Petr Ya. Ekel, Reinaldo M. Palhares§,

Ricardo H. C. Takahashi¶, Renato C. Mesquitak

Departamento de Engenharia El´etrica

Centro Federal de Educa¸c˜ao Tecnol´ogica de Minas Gerais Av. Amazonas 7675, 31510-470, Belo Horizonte - MG - Brasil

Departamento de Engenharia Eletrˆonica e de Telecomunica¸c˜ao

Pontif´ıcia Universidade Cat´olica de Minas Gerias

Av. Dom Jos´e Gaspar, 500 – 30535-610, Belo Horizonte - MG - Brasil

Programa de P´os-Gradua¸c˜ao em Engenharia El´etrica

Pontif´ıcia Universidade Cat´olica de Minas Gerias

Av. Dom Jos´e Gaspar, 500 – 30535-610, Belo Horizonte - MG - Brasil

§Departamento de Engenharia Eletrˆonica

Universidade Federal de Minas Gerais

Av. Antˆonio Carlos 6627 - 31270-010, Belo Horizonte - MG - Brasil

Departamento de Matem´atica

Universidade Federal de Minas Gerais

Av. Antˆonio Carlos 6627 - 31270-010, Belo Horizonte - MG - Brasil

kDepartamento de Engenharia El´etrica

Universidade Federal de Minas Gerais

Av. Antˆonio Carlos 6627 - 31270-010, Belo Horizonte - MG - Brasil

Emails: eduardong@des.cefetmg.br, campos@pucminas.br, ekel@pucminas.br, palhares@cpdee.ufmg.br, rtakahashi@ufmg.br, renato@cpdee.ufmg.br

Abstract— This paper presents a less conservative approach, based on a branch-and-bound algorithm, for the determination of the H∞disturbance attenuation level of linear systems subjected to polytopic uncertainties

and time-delay. The lower bound function is defined as the worst case of H∞ norm calculated in the vertices

of the polytope which describes the uncertainties of the system and the upper bound function is defined as the guaranteed H∞ disturbance attenuation level computed for all the uncertain polytope. The difference between

the upper and lower functions converges to zero as the initial polytope is split in smaller polytopes resulting in the exact H∞cost for the whole initial polytope. Its is also presented an algorithm to implement d−dimensional

simplex subdivision to be used in the branch-and-bound algorithm.

Keywords— H∞costs, polytopic model, time-delay branch-and-bound algorithm, simplex subdivision.

Resumo— Este artigo apresenta um m´etodo de c´alculo menos conservador, baseado em um algoritmo branch-and-bound, para o n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞ de sistemas lineares sujeitos a incertezas polit´opicas

e retardo no tempo. A fun¸c˜ao limite inferior ´e definida como o pior caso do n´ıvel assegurado de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞calculado nos v´ertices do politopo que descreve as incertezas do sistema e a fun¸c˜ao limite superior

´

e definida como o n´ıvel assegurado de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞calculado para todo o dom´ınio de incertezas

do politopo. A diferen¸ca entre as fun¸c˜oes limites inferior e superior converge para zero a medida que o politopo inicial ´e subdivido em politopos menores, resultando no valor exato para o n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞para todo o politopo inicial. Tamb´em ´e apresentado um algoritmo para implementar subdivis˜ao de simplex

d−dimensional que ser´a usado no algoritmo branch-and-bound.

Keywords— custos H2e H∞, modelo polit´opico, algoritmo branch-and-bound, subdivis˜ao de simplex.

1 Introdu¸c˜ao e Motiva¸c˜ao

O problema de an´alise de estabilidade e desem-penho de sistemas lineares sujeitos a incertezas param´etricas e retardo no tempo tem sido tema de grande interesse na comunidade de controle, tanto no meio acadˆemico, quanto no meio indus-trial. Diversas abordagens foram propostas para tratar este problema e est˜ao dispon´ıveis na liter-atura. No geral, as abordagens mais recentes e que se mostram mais eficientes, tˆem sido

formu-ladas como problemas de otimiza¸c˜ao ou factibili-dade descritos em termos de desigualfactibili-dades matri-ciais lineares LMIs (Linear Matrix Inequalities).

Embora as abordagens para an´alise de es-tabilidade e desempenho baseadas em LMIs se mostrem bastante flex´ıveis, elas n˜ao est˜ao livres de limita¸c˜oes, como por exemplo, a gera¸c˜ao de re-sultados conservadores.

Este trabalho tem como objetivo apresentar uma t´ecnica de c´alculo menos conservadora para

(2)

o n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞ que possa

ser usada como ferramenta de an´alise de desem-penho de sistemas dinˆamicos sujeitos a incertezas e retardo no tempo, com a representa¸c˜ao:



˙x(t) = Ax(t) + Adx(t − τ) + Ew(t)

z(t) = Cx(t) + F w(t) (1)

onde as matrizes A, Ad, E, C e F pertencem ao

politopo: T (α) = {(A, Ad, E, C, F ) = N X i=1 αi(Ai, . . . , Fi) , α ∈ Ω ) (2) sendo Ω , nα : αi≥ 0 , P N i=1αi= 1 o , N ´e o n´umero de v´ertices do politopo e o vetor α = 

α1 . . . αN

0

parametriza o politopo. A representa¸c˜ao por incertezas polit´opicas pode ser obtida de um sistema com diferentes modelos para cada ponto de opera¸c˜ao, de sis-temas n˜ao lineares, ou de modelos de incertezas dependente de parˆametros. No caso de sis-temas dependentes de parˆametros com dependˆen-cia afim de um vetor de parˆametros incertos p = [p1, p2, . . . , pd] ∈ Rd, com pi ∈ [pi, pi], o modelo

de incertezas polit´opicas pode ser obtido dos 2d

extremos da faixa de varia¸c˜ao dos parˆametros. A estrat´egia proposta para o c´alculo menos conservador do n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞ de sistemas lineares incertos e sujeitos a

re-tardo no tempo baseia-se no procedimento de an´alise de estabilidade e desempenho H∞

apre-sentado em (Palhares et al., 2003b) e no algoritmo and-bound. O uso do algoritmo branch-and-bound na ´area de controle robusto n˜ao ´e uma novidade, tendo sido utilizado como uma possibil-idade para reduzir o conservadorismo na an´alise de estabilidade robusta de sistemas lineares com parˆametros incertos reais invariantes no tempo (Balakrishnan et al., 1991). Ser´a apresentado de forma detalhada uma implementa¸c˜ao do algoritmo branch-and-bound onde a opera¸c˜ao de subdivis˜ao ser´a baseada na triangula¸c˜ao de Delaunay seguida de uma subdivis˜ao orientada pelas arestas.

2 O Algoritmo Branch-and-Bound O algoritmo branch-and-bound (BnB) pode ser utilizado para encontrar o m´aximo global de uma fun¸c˜ao f (p) : Rd → R cujo dom´ınio ´e definido

como um hiper-retˆangulo d-dimensional Pinit = [p1, p1] × [p2, p2] × . . . × [pd, pd]

onde pi e pi, i = 1, . . . , d, s˜ao os valores

ex-tremos dos elementos do vetor de parˆametros p = [p1, p2, . . . , pd], i.e., pi∈ [pi, pi].

A seguinte descri¸c˜ao do algoritmo BnB ´e adaptada de Balakrishnan et al. (1991). Para um

hyper-retˆangulo P ⊆ Pinit, pode-se definir

Φmax(P) , max

p∈Pf (p) (3)

O algoritmo BnB calcula Φmax(Pinit) baseado

em duas fun¸c˜oes, Φlb(P) e Φub(P), definidas

so-bre {P : P ⊆ Pinit}. Estas duas fun¸c˜oes devem

satisfazer as seguintes condi¸c˜oes:

Φlb(P) ≤ Φmax(P) ≤ Φub(P) (4)

∀  > 0, ∃ δ > 0 tal que ∀ P ⊆ Pinit,

dim(P) ≤ δ ⇒ Φub(P) − Φlb(P) ≤  (5)

A condi¸c˜ao (4) estabelece que as fun¸c˜oes Φlb(P) e Φub(P) calculam os limites inferior e

su-perior de Φmax(P), respectivamente. A condi¸c˜ao

(5) estabelece que, a medida que o m´aximo com-primento das arestas de P, denotado por dim(P), tende a zero, a diferen¸ca entre os limites inferior e superior converge para zero.

O algoritmo BnB inicia pelo c´ al-culo de Φlb(Pinit) e Φub(Pinit). Se

(Φub(Pinit) − Φlb(Pinit))/Φlb(Pinit) ≤ ,

onde  ´e uma precis˜ao relativa pr´e-especificada, ent˜ao o algoritmo finaliza. Se o crit´erio de parada n˜ao ´e atingido, ´e necess´ario subdividir o hyper-retˆangulo Pinit em hyper-retˆangulos menores de

forma que Pinit = P1∪ P2∪ . . . ∪ PS, e calcular

Φlb(Pi) e Φub(Pi), i = 1, . . . , S. Ent˜ao

max

1≤i≤SΦlb(Pi) ≤ Φmax(Pinit) ≤ max1≤i≤SΦub(Pi)

fornece novos limites para Φmax(Pinit). Se a

di-feren¸ca relativa entre os novos limites ´e menor ou igual a , o algoritmo finaliza. Caso contr´ario, a parti¸c˜ao de Pinit´e novamente refinada e novos

li-mites s˜ao calculados. O algoritmo BnB converge uma vez que dim(Pi), i = 1, . . . , S, tende para

zero e o hyper-retˆangulo tende para um ponto, fazendo com que Φub(Pinit) − Φlb(Pinit) tenda

para zero.

A vers˜ao do algoritmo BnB utilizada, adap-tada de Balakrishnan et al. (1991), ´e apresenadap-tada a seguir:

(3)

Algoritmo k ← 0; L0← {Pinit}; L0← Φlb(Pinit); U0← Φub(Pinit); enquanto (Uk− Lk)/Lk> 

selecione P ∈ Lk tal que Φub(P) = Uk;

particione P em P1, . . . , PS

Lk+1← {Lk− P} ∪ {P1, . . . , PS};

Lk+1← maxP∈Lk+1Φlb(P);

Uk+1← maxP∈Lk+1Φub(P);

elimine todo P ∈ Lk+1 tal que

Φub(P) < Lk+1;

k ← k + 1; f im enquanto f im algoritmo

3 O Algoritmo BnB Aplicado ao C´alculo Menos Conservador do N´ıvel de

Atenua¸c˜ao de Dist´urbios H∞

Para aplicar o algoritmo BnB no c´alculo menos conservador do n´ıvel assegurado γa de

atenu-a¸c˜ao de dist´urbios H∞, ´e necess´ario encontrar

as fun¸c˜oes limite inferior Φlb(P) e limite superior

Φub(P) que satisfazem as condi¸c˜oes (4) e (5).

A fun¸c˜ao limite inferior pode ser definida como o pior caso do n´ıvel assegurado de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞ calculado nos v´ertices do

poli-topo de matrizes em (2). J´a a fun¸c˜ao limite supe-rior pode ser definida como o n´ıvel assegurado de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞ calculado para todo

o dom´ınio de incertezas deste politopo.

Com base nos resultados apresentados em (Palhares et al., 2003b), pode-se definir os seguintes problemas de otimiza¸c˜ao, para a deter-mina¸c˜ao das fun¸c˜oes limite inferior e superior:

                                           Φlb(P) = min 1≤i≤N √γ i γi= min λ,X,H,Q,ZeV λ suj. a:      Υi XAdi− V XEi τ A¯ Ti Z C T i ∗ −Q 0 τ A¯ T diZ 0 ∗ ∗ −λI τ E¯ T i Z FiT ∗ ∗ ∗ −¯τZ 0 ∗ ∗ ∗ ∗ −I      ≺ 0  H V ∗ Z   0 Υi, XAi+ ATiX + ¯τ H + V + VT+ Q (6)                                      Φub(P) = q min λ,X,H,Q,ZeV λ suj. a:      Υi XAdi− V XEi ¯τ ATiZ CiT ∗ −Q 0 ¯τ AT diZ 0 ∗ ∗ −λI τ E¯ T i Z FiT ∗ ∗ ∗ −¯τZ 0 ∗ ∗ ∗ ∗ −I      ≺ 0  H V ∗ Z   0, ∀i = 1, . . . , N Υi, XAi+ ATiX + ¯τ H + V + VT + Q (7) A parti¸c˜ao de Pinit no algoritmo BnB pode

ser implementada por v´arias t´ecnicas diferentes. Neste trabalho ser´a utilizado o m´etodo de trian-gula¸c˜ao de Delaunay. A triangula¸c˜ao de Delaunay subdivide uma regi˜ao 2-dimensional em triˆ angu-los (tetraedros no caso 3-dimensional ou simplexos no caso d-dimensional). A vantagem da triangu-la¸c˜ao de Delaunay ´e que ela permite que o c´ al-culo menos conservador do n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞ baseado no algoritmo BnB possa

ser aplicado em sistemas incertos representados tanto por modelo com dependˆencia afim de pa-rˆametros, onde os v´ertices do politopo s˜ao os v´er-tices do hyper-retˆangulo, como por modelo de in-certezas polit´opicas, onde os v´ertices podem es-tar em pontos quaisquer do espa¸co de parˆ ame-tros. Existe uma rela¸c˜ao estreita entre a triangu-la¸c˜ao de Delaunay de um conjunto de pontos S e a casca convexa da “lifting transformation” (de Berg et al., 1998) destes pontos em uma dimens˜ao supe-rior. Deste modo, algoritmos para c´alculo da casca convexa em espa¸cos (d+1)-dimensional podem ser usados para calcular a triangula¸c˜ao de Delaunay no espa¸co d-dimensional. Isto ´e utilizado, por ex-emplo, pela fun¸c˜ao delaunayn do MATLABrque ´e baseada no algoritmo Quickhull (Barber, 1996). Ap´os a triangula¸c˜ao inicial de Pinit, os

re-finamentos posteriores ser˜ao realizados por uma t´ecnica de subdivs˜ao de simplex orientada pelas arestas (“edgewise subdivision”) (Edelsbrunner and Grayson, 2000). As subdivis˜oes s˜ao obtidas pela introdu¸c˜ao de novos pontos sobre as arestas do simplex P que atende `a condi¸c˜ao Φub(P) = Uk.

Estes novos pontos fornecem as condi¸c˜oes para subdividir P em 2d novos simplexos. A

subdi-vis˜ao 2d orientada pelas arestas de um triˆangulo

´e mostrada na Fig. 1, onde Pij , (Pi + Pj)/2.

Existem v´arias vantagens em se aplicar a subdi-vis˜ao orientada pelas arestas (Edelsbrunner and Grayson, 2000) onde a mais importante aqui ´e que os novos simplexos ter˜ao o mesmo volume d-dimensional e forma similar ao simplex original. Observe que, diferente de outras aplica¸c˜oes em En-genharia, tais como elementos finitos, n˜ao existe a preocupa¸c˜ao em se garantir a consistˆencia do particionamento pela n˜ao utiliza¸c˜ao de v´ertices de

(4)

um simplex sobre a aresta de outro. O algoritmo proposto para implementar a subdivis˜ao de um simplex orientada pelas arestas ser´a introduzido na pr´oxima se¸c˜ao.

P P P P P P 1 2 3 12 13 23

Figura 1: Particionamento de um triˆangulo por meio de uma subdivis˜ao orientada pelas arestas.

Pode ser interessante normalizar o hyper-retˆangulo Pinit transformando-o em um

hyper-cubo [0, 1]d. O vetor de parˆametros p ∈ P

init, com

pi ∈ [pi, pi], pode ser normalizado para o novo

vetor de parˆametros ρ = [ρ1, . . . , ρd], ρi ∈ [0, 1],

atrav´es das rela¸c˜oes: ρi=

pi− pi

pi− pi ⇐⇒ p

i = pi+ ρi(pi− pi) (8)

4 Subdivis˜ao de Simplex Orientada pelas Arestas

O algoritmo proposto nesta se¸c˜ao implementa uma subdivis˜ao orientada pelas arestas de um sim-plex d-dimensional em kd simplexos, sendo

inspi-rado em um esquema de cores (“color scheme”) (Edelsbrunner and Grayson, 2000). A mesma nota¸c˜ao utilizada por Edelsbrunner and Grayson (2000) ser´a adotada aqui. Considere um d-simplex σ definido como uma seq¨uˆencia de d + 1 pontos, P0, P1, . . . , Pd, que s˜ao afim-independentes em Rd.

Considere a nota¸c˜ao

Pχ1χ2...χk = (Pχ1+ Pχ2+ . . . + Pχk)/k (9)

A subdivis˜ao orientada pelas arestas de σ em kd simplexos ser´a obtida a partir dos

pon-tos P0, P1, . . . , Pd e de novos pontos Pχ1χ2...χk

como definidos em (9). Os pontos que definem cada novo simplex ser˜ao obtidos a partir de uma matriz χ ∈ Nk×(d+1), denominada esquema de

cores, cujos elementos s˜ao n´umeros inteiros na faixa [0,d], denominados cores, que representam os ´ındices dos pontos P0, P1, . . . , Pd(Edelsbrunner

and Grayson, 2000). A i-´esima coluna de χ definir´a os pontos Pχ0,iχ1,i...χk−1,ido novo simplex.

Para se adequar ao algoritmo que ser´a proposto,

os ´ındices das linhas de χ iniciam com 0 ao inv´es de 1 como definido por Edelsbrunner and Grayson (2000). As principais caracter´ısticas do esquema de cores s˜ao que os elementos aparecem em ordem n˜ao decrescente quando lidos como texto:

χ0,0≤ χ1,2 ≤ . . . ≤ χ1,d≤ χ2,0≤ . . . ≤ χk−1,d

e as colunas s˜ao organizadas de tal forma que, da coluna i − 1 para a pr´oxima coluna i, apenas uma das cores muda por um incremento unit´ario. O problema tratado aqui ´e como obter os kd

esque-mas de cores para gerar a subdivis˜ao completa do simplex. O algoritmo proposto a seguir ir´a realizar a tarefa de gerar automaticamente os esquemas de cores, tornando vi´avel o uso do m´etodo descrito.

No algoritmo proposto, o n-´esimo esquema de cores, χn, n = 0, 1, . . . , kd

− 1, ser´a criado linha por linha iniciando com χn

0,0 = 0. Para saber se

o pr´oximo elemento da matriz ser´a mantido ou incrementado em um, ´e necess´ario representar o ´ındice n do simplex χn no sistema num´erico com

base k:

n = xd−1×kd−1+xd−2×kd−2+. . .+x0×k0 (10)

Os valores dos d´ıgitos xd−i, i = 1, 2, . . . , d,

determinar˜ao qual linha da coluna i − 1 ser´a in-crementada em um para gerar a coluna i. Ao ter-minar uma linha, a pr´oxima linha inicia com a ´ ul-tima cor da linha anterior, ou seja, χn

i,0 = χni−1,d.

O procedimento descrito ´e implementado pelo seguinte algoritmo:

Algoritmo

para n = 0, 1, . . . , kd− 1

xd−1. . . x0← converta n para base k;

cor ← 0; para i = 0, 1, . . . , k − 1 χn i,0← cor; para j = 1, . . . , d se xd−j= i ent˜ao cor ← cor + 1; f im se χn i,j← cor; f im para f im para f im para f im algoritmo

Considere, por exemplo, a subdivis˜ao de um tetraedro em kd = 23 sub-tetraedros. O esquema

de cores ´e formatado como χ =



χ0,0 χ0,1 χ0,2 χ0,3

χ1,0 χ1,1 χ1,2 χ1,3



Para calcular o sub-tetraedro com n = 6, χ6, a mudan¸ca das cores ser´a especificada escrevendo 6 na base 2, ou seja, x = 1102, o que significa que

(5)

na linha 1, enquanto que na coluna 3 a mudan¸ca ocorrer´a na linha 0: χ =  0 0 0 1 1 2 3 3 

Este esquema de cores mostra que o sub-tetraedro ´e definido pelo conjunto de pontos {P01, P02, P03, P13} como mostrado na Fig. 2,

onde o ponto Pχ0,iχ1,i ´e calculado por (9).

P P P P P P 1 2 3 12 13 23 P0 P 03 P 02 P 01

Figura 2: Exemplo de sub-tetraedro gerado pela parti¸c˜ao de um tetraedro em 23 partes.

5 Exemplo Ilustrativo

Considere o seguinte sistema cont´ınuo, LIT, in-certo e sujeito a retardo constante no tempo no vetor de estados:

˙x(t) = Ax(t) + Adx(t − τ) + Bu(t) + Ew(t)

z(t) = Cx(t) (11) com as matrizes A = α 0 0 1 + α  , Ad = −1 + β −1 0 −0.9 + β  B = 0 1  , E = 1 1  , C = [ 0 1 ] |α| ≤ 0.2, |β| ≤ 0.2

Este sistema foi amplamente referenciado na literatura (de Souza and Li, 1999) (Fridman and Shaked, 2002) (Fridman and Shaked, 2003) (Gao and Wang, 2003) (Palhares et al., 2003b) (Palhares et al., 2003a).

Considerando o problema de se obter um con-trolador de realimenta¸c˜ao de estados, K, que es-tabilize e garanta o menor n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞, para uma condi¸c˜ao de m´aximo

tamanho de retardo no tempo admiss´ıvel, pode-se obter, atrav´es dos teoremas de s´ıntese de contro-ladores apresentados em (Palhares et al., 2003a) (Palhares et al., 2003b), o controlador

K = [ −17.626 −58.668 ]

que garante a estabilidade quadr´atica para o sis-tema (11), sujeito a retardos no tempo n˜ao su-periores a ¯τ = 1.1s e n´ıvel m´ınimo γ = 21.03 de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞. Al´em disto,

realimentando-se o sistema com o controlador sin-tetizado, pode-se assegurar, com as aplica¸c˜oes das t´ecnicas de an´alise de estabilidade e desempenho H∞, descritas nos referidos trabalhos, um n´ıvel

γa = 20.42 de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞.

Embora as t´ecnicas apresentadas em (Palhares et al., 2003a) e (Palhares et al., 2003b), para an´alise e s´ıntese, apresentem as solu¸c˜oes de melhores desempenho para este problema, ´e not´orio que ainda exista um grau de conser-vadorismo envolvido nas solu¸c˜oes.

Aplicando o algoritmo BnB para c´alculo menos conservador do n´ıvel assegurado γade

aten-ua¸c˜ao de dist´urbios H∞, pode-se obter ap´os 21

itera¸c˜oes, adotando-se como crit´erio de parada  = 0.01, a convergˆencia das fun¸c˜oes limite infe-rior Φlb(P) e limite superior Φub(P) para 8.6964 e

8.6900, respectivamente. Assim, pode-se concluir que γa = 8.69 ´e o n´ıvel assegurado de atenua¸c˜ao

de dist´urbios H∞ v´alido para todo o dom´ınio de

incertezas do sistema (11).

A figura Fig. 3 exibe a evolu¸c˜ao das fun¸c˜oes limite inferior e superior, a A Fig. 4 mostra como o espa¸co de parˆametros foi subdividido ap´os 21 itera¸c˜oes e a Fig. 5 exibe a superf´ıcie gerada pelos valores calculados para o n´ıvel γ de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞, para os parˆametros incertos dos

sistema variando entre seus limites. Observa-se que o n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞, de

fato, nunca ultrapassa o valor m´aximo γ = 8.69.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 8 10 12 14 16 18 20 22

n´umero de itera¸c˜oes

fu n ¸c ˜oe s li m it e

Figura 3: Evolu¸c˜ao de Φlb(P) e Φub(P) nas

primeiras 21 itera¸c˜oes no c´alculo exato do n´ıvel assegurado de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞.

6 Agradecimentos

Este trabalho tem apoio parcial do CNPq e FAPEMIG.

7 Conclus˜oes

A metodologia proposta para o c´alculo menos con-servador do n´ıvel de atenua¸c˜ao de dist´urbios H∞

de sistemas lineares sujeitos a incertezas polit´ opi-cas e retardo no tempo, baseada no algoritmo

(6)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 α β

Figura 4: Parti¸c˜ao de Pinit ap´os 21 itera¸c˜oes.

−0.2 −0.1 0 0.1 0.2 −0.2 −0.1 0 0.1 0.2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 α β γ

Figura 5: Valores do n´ıvel γ de atenua¸c˜ao de dis-t´urbios H∞, calculados para α e β variando entre

seus valores extremos.

branch-and-bound, pode ser utilizada para anal-isar o desempenho de projetos de controladores ro-bustos. Para sistemas com pequeno n´umero de pa-rˆametros incertos e com pequena faixa de varia¸c˜ao dos mesmos, o algoritmo converge rapidamente para o valor exato do custo sendo calculado. Para um n´umero grande de parˆametros incertos e/ou grande sensibilidade do modelo `a varia¸c˜ao dos pa-rˆametros, torna-se necess´ario considerar o custo computacional envolvido. Mesmo considerando os casos em que a convergˆencia ´e mais lenta, o al-goritmo proposto deve ser considerado uma vez que o mesmo ´e aplic´avel em situa¸c˜oes onde as for-mula¸c˜oes por LMIs n˜ao s˜ao fact´ıveis e quando o s˜ao, podem produzir resultados demasiadamente conservadores. Al´em disso, este trabalho apre-senta um algoritmo eficiente e simples para subdi-vis˜ao de um d−simplex em kdsimplexos que pode

ser aplicado em conjunto com a triangula¸c˜ao de Delaunay para implementar a opera¸c˜ao de par-ti¸c˜ao no algoritmo branch-and-bound que ´e

fre-q¨uentemente utilizado na ´area de controle robusto. A metodologia proposta pode ser facilmente esten-dida para tratar sistemas discretos.

Referˆencias

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Referências

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