Controle robusto

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Controle Robusto Aplicado a Conversor Buck-Boost em Sistemas Fotovoltaicos

Controle Robusto Aplicado a Conversor Buck-Boost em Sistemas Fotovoltaicos

Todos os sistemas ao qual estamos rodeados em nosso dia-a-dia estão cobertos de incertezas, ruídos e outras perturbações e é de grande importância que essas incertezas e perturbações sejam levadas em conta na análise e/ou projeto de controladores para este sistema. Dessa forma, é importante representar o modelo físico considerando as incertezas e perturbações, representando o modelo do sistema nominal juntamente com estas incertezas e perturbações que, estão presentes neste sistema, sendo a análise ou projeto feito em torno deste sistema incerto. A síntese do controlador robusto pode ser dividida em duas partes: um problema de estabilização robusta e outro de desempenho robusto. Para solucionar o problema de estabilização robusta é necessário manter o sistema estável para uma dada classe de incertezas e para solucionar o problema de desempenho robusto é necessário minimizar a influência das perturbações externas em relação ao critério de desempenho escolhido. Em Boyd et al. (1994), é feita toda a abordagem relativa ao tratamento de incertezas em desigualdades matriciais lineares (LMI’s) e apresentação de soluções para problemas incertos como controle robusto. Trofino, Coutinho e Barbosa (2000) reuniram toda a literatura envolvida em Boyd et. al. (1994) sobre este assunto e apresentaram formas do como tratar as incertezas em controle robusto aplicado a sistemas do cotidiano.
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Controle robusto de robos móveis em formação sujeitos a falhas.

Controle robusto de robos móveis em formação sujeitos a falhas.

Apesar do grande n´ umero de resultados que tem apare- cido na literatura, n˜ ao foram encontrados procedimen- tos que envolvam controle robusto de robˆ os m´ oveis em forma¸c˜ ao sujeitos a alternˆ ancia de l´ıder. Tamb´em n˜ ao foram encontrados sistemas tolerantes a falhas basea- dos nos modelos dinˆ amicos dos robˆ os para esse tipo de problema. Esses dois aspectos s˜ ao tratados neste artigo. Na primeira estrat´egia de controle formulada conside- ramos um conjunto de RMRs em forma¸c˜ ao onde os robˆ os mantˆem constantes as suas posi¸c˜ oes e orienta¸c˜ oes rela- tivas durante o movimento. Cada RMR fornece a sua informa¸c˜ ao de posi¸c˜ ao somente a um subconjunto do grupo, estabelecido pelo projetista atrav´es de um d´ı- grafo. A partir das trajet´ orias desejadas geradas pelo controlador descrito em (Williams et al., 2005), projeta- mos um controlador H ∞ n˜ ao linear com realimenta¸c˜ ao
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Controle robusto chaveado de sistemas lineares variantes no tempo com aplicação em falhas estruturais

Controle robusto chaveado de sistemas lineares variantes no tempo com aplicação em falhas estruturais

Entre as diversas técnicas de projeto de controladores desenvolvidas durante a história da engenharia de controle, o projeto de controladores robustos (ou projeto de controladores por es- tabilidade quadrática) usando LMIs destacou-se por resolver problemas envolvendo incertezas paramétricas, sem solução conhecida até então, utilizando pacotes computacionais especializa- dos (GAHINET et al., 1995). Em consequência do potencial da técnica, as pesquisas e publi- cações envolvendo a teoria de controle com soluções via LMIs cresceram muito nas últimas décadas. A teoria retratada em (BOYD et al., 1994) se tornou um marco na história das LMIs, abrindo um leque muito grande para diversas abordagens, como análise de estabilidade robusta de sistemas lineares (LEITE et al., 2004), abordagens de otimização por meio de LMIs (WANG et al., 2008), controle robusto H 2 ou H ∞ (CHILALI; GAHINET, 1996; APKARIAN; TUAN;
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Controle robusto de suspensão semi-ativa para caminhonetes utilizando amortecedores...

Controle robusto de suspensão semi-ativa para caminhonetes utilizando amortecedores...

a uma grande variedade de situações (variação de pista, variação de carga), e cujo mercado exige uma relação custo/benefício melhor que aquela dos mercados de carros de luxo, onde estes sistemas são empregados atualmente. Como resultados mais importantes deste trabalho têm- se: uma proposição para o uso da lei de controle LQG/LTR em sistemas não estritamente próprios; um modelo de um veículo utilitário completo com sete graus de liberdade e capaz de representar as situações mais importantes do comportamento dinâmico deste tipo de veículo; o desenvolvimento de uma estratégia de controle robusto baseado na técnica LQG/LTR, adequada para trabalhar com atuadores semi-ativos, e que utiliza sensores de custo compatível com a aplicação. O sistema de controle proposto foi capaz de melhorar o desempenho em conforto e segurança, evitando situações de perda de aderência dos pneus e comportamentos dinâmicos indesejáveis destes veículos, que foi verificado experimentalmente e através de simulações em computador.
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Controle robusto h-infinito chaveado para sistemas lineares

Controle robusto h-infinito chaveado para sistemas lineares

função de Lyapunov quadrática. Para remover a restrição sobre a matriz B, mencionada anteriormente, é possível aplicar a regra para sistemas que utilizam em sua estrutura um integrador. Foi comprovado através de exemplos, inclusive através de abordagens que tratam de falhas estruturais, aplicados no controle de um helicóptero de bancada, que esta nova modelagem, de chaveamento dos ganhos, oferece um desempenho melhor quando comparado com o controle robusto clássico definido a partir do método clássico, a partir de um ganho fixo de realimentação. Com a inserção de LMIs de restrições de alocação de polos, como a D-estabilidade, o método se mostra ainda mais valioso, uma vez que algumas propriedades dinâmicas são asseguradas.
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Controle robusto com realimentação derivativa de sistemas não lineares via LMI

Controle robusto com realimentação derivativa de sistemas não lineares via LMI

Porém várias dificuldades surgem ao se trabalhar com sistemas não lineares incertos. Uma das principais dificuldades encontradas é como modelar e descrever as incertezas e não linea- ridades do sistema. Este processo de busca de solução para o controle de sistemas envolvendo o sistema nominal e uma família de incertezas em torno dele, é denominado Controle Robusto. No Controle Robusto busca-se também minimizar o efeito de certas variáveis do sistema de- vido às perturbações externas a este, por exemplo, ruídos, mudanças de temperatura, rajadas de vento, entre outros. Com o aprimoramento das pesquisas e utilização das LMIs e com o surgimento de pacotes computacionais eficientes, uma excelente ferramenta na procura de so- luções para os mais diversos problemas de controle se apresenta disponível para o avanço das pesquisas. Uma das grandes virtudes da abordagem com LMI é a de possibilitar o tratamento simultâneo de vários requisitos de performance e robustez .
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Projeto de leis de controle robusto do tipo PSC via realimentação de estados aplicada a um sistema UPS

Projeto de leis de controle robusto do tipo PSC via realimentação de estados aplicada a um sistema UPS

Durante toda minha graduação, fui reprovado apenas em uma disciplina: Projetos de Sistemas de Controle. Pelo contrário que possa parecer, esta reprovação me motivou a estudar muito mais esta área e entender seus princípios. Com isto, foi descoberto o gosto por uma área interessantíssima da engenharia. Ao mesmo tempo, surgiam diversas curiosidades relativas à área e a necessidade de visualizar a utilização de “toda aquela teoria” na prática. Tanto que, ao término da graduação não havia dúvida de qual área escolher para realização do mestrado: sistemas de controle.
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Estratégia de controle robusto para filtro ativo paralelo sem detecção de harmônicos de correntes

Estratégia de controle robusto para filtro ativo paralelo sem detecção de harmônicos de correntes

Este trabalho é organizado através dos seguintes capítulos: o capítulo 1 trata de uma introdução sobre os conceitos de qualidade de energia, além de uma revisão bibliográ- fica sobre a compensação ativa de problemas causados por componentes harmônicos de corrente e/ou tensão. Também é apresentado um resumo das contribuições deste trabalho. No capítulo 2 será definido um modelo matemático que represente o comportamento dinâmico do filtro ativo paralelo conectado a um PAC onde a interação entre as impedân- cias da fonte e da carga influenciam o seu modelo dinâmico. Estudos teóricos e baseados em ensaios por simulação digital são desenvolvidos para demonstrar que o modelo dinâ- mico do FAPP pode variar em função do comportamento da carga. Além disso, também é mostrado que existem distúrbios não modelados com dinâmicas que são impostas pelo carga não-linear e/ou pelo barramento CA e que, para a obtenção da efetiva compensação do filtro, devem ser compensadas pelas estratégias de controle propostas.
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Controle robusto por realimentação linearizante parcial de bioreatores em modo de operação descontínua com alimentação.

Controle robusto por realimentação linearizante parcial de bioreatores em modo de operação descontínua com alimentação.

Este artigo apresentou uma abordagem para controle de bio- reatores em modo de operação descontínuo com alimentação. A técnica proposta utiliza o conceito de realimentação linea- rizante parcial, onde a dinâmica livre é projetada de maneira a assegurar uma certa robustez a lei de controle além de atin- gir um certo desempenho frente a perturbações externas e no modelo. Visando melhorar a resposta dinâmica do controla- dor com um reduzido número de sensores, apresentou-se um mecanismo simples de estimação de parâmetros para a im- plementação de uma lei de controle dependente de parâme- tros (gain-scheduling). As leis de controle foram aplicadas a dois bioreatores distintos com o objetivo de maximizar a produção de biomassa, considerando as culturas de microor- ganismos mais utilizados na moderna indústria de biotecno- logia. Diversas simulações foram apresentadas para analisar o desempenho do sistema em malha fechada para culturas da bacteria E. Coli e da levedura S. Cerevisiae, verificando-se o bom comportamento das duas leis de controle propostas. Como sugestão de trabalho futuro, um melhor estudo da téc- nica de estimação da taxa de reação r 1 é necessário no que
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Controle robusto de sistemas não lineares e chaveado de sistemas lineares usando realimentação derivativa

Controle robusto de sistemas não lineares e chaveado de sistemas lineares usando realimentação derivativa

A metodologia apresenta condições suficientes na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs, acrônimo inglês para Linear Matrix Inequalities ) para a síntese dos seguintes controlad[r]

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Controle robusto de sistemas não-lineares sujeitos a falhas estruturais

Controle robusto de sistemas não-lineares sujeitos a falhas estruturais

Podemos ressaltar que nos últimos anos, mais precisamente na última década, houve um crescente interesse em pesquisas e aplicações de sistemas fuzzy. A análise de estabilidade e o projeto de controladores é um dos conceitos mais importantes nos sistemas fuzzy e normal- mente é feito usando Desigualdades Matriciais Lineares (em inglês, Linear Matrix Inequalities (LMI)) (TANAKA; SUGENO, 1992, TANAKA; OHTAKE; WANG, 2007, TANIGUCHI; TANAKA; WANG, 2000, TEIXEIRA; ASSUNÇÃO; AVELLAR, 2001, TEIXEIRA; ASSUNÇÃO; PIETROBOM, 2001, TEIXEIRA; ASSUNÇÃO; AVELLAR, 2003, TEIXEIRA et al., 2005, 2006). Porém esses trabalhos consideram somente o projeto de controladores para sistemas não-lineares determinísticos, que podem não representar sistemas de controle reais. É comum a existência de modelos mais complexos que possuem em sua estrutura não só o elemento não-linear, mas também elementos de parâmetros não fixos, pertencentes a um intervalo de valores numéricos conhecidos (SILVA, 2005, SOUZA, 2006). Este fato pode acontecer por alguns motivos, entre eles, os mais comuns podem ser pelo fato de que os parâmetros do sistema são obtidos experimentalmente, e por sua vez cada valor medido possui uma porcentagem de erro. Outro fato que pode ocorrer nos sistemas é que os mesmos podem sofrer abalos externos presentes no ambiente ao qual eles estão expostos, chamados de falhas estruturais. Então é fato que a dificuldade existe, sendo que sistemas com esta característica são denominados sistemas incertos e podem ser modelados usando combinação convexa (BOYD et al., 1994).
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Controle robusto de sistemas de potência multimáquinas através de desigualdades matriciais...

Controle robusto de sistemas de potência multimáquinas através de desigualdades matriciais...

We propose three robust control algorithms: two of them are related to decentralized control with controllers of pre- defined structure, which are commonly used in the power industry, a[r]

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Estudo de um sistema de nível com dois tanques interligados sujeito a perturbações utilizando desigualdades matriciais lineares

Estudo de um sistema de nível com dois tanques interligados sujeito a perturbações utilizando desigualdades matriciais lineares

A teoria de controle robusto evoluiu consideravelmente ao longo das últimas décadas, apresentando soluções para vários tipos de problemas de análise, desempenho e síntese de sistemas lineares incertos. As desigualdades matriciais lineares (LMIs) e suas técnicas surgiram como poderosas ferramentas em diversas áreas de engenharia de controle para projetos estruturais. Uma propriedade importante das LMIs reside no fato de que o seu conjunto solução é convexo. Esta propriedade é fundamental para que se possam formular problemas em controle robusto como sendo problemas de otimização convexa que minimizam uma função objetivo. Diante destas afirmações o presente trabalho utiliza um sistema de nível de líquido com dois tanques interligados como planta onde a mesma foi modelada, e, em seguida, foi desenvolvido um controlador para garantir a sua estabilidade quadrática, quando submetido a perturbações externas incertas definidas em um politopo. Utilizou-se o regulador linear quadrático com ação integral (LQI) como controlador, porém, o conceito ótimo do LQR não leva em consideração as incertezas paramétricas existentes nas plantas de projeto, com isso, foi apresentado um método de resolução do LQR utilizando otimização convexa. O LQR otimizado via LMIs permite a adição de incertezas para a obtenção do ganho de realimentação de estado. Os resultados obtidos comprovaram que a estratégia de controle LQI via resolução LMI é eficaz como controle robusto, pois é capaz de incluir características referentes à imprecisão do processo, além disso, o controle LQI garante a otimalidade do controle.
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Controle ativo de vibrações em estruturas flexíveis utilizando desigualdades matriciais lineares (LMIs)

Controle ativo de vibrações em estruturas flexíveis utilizando desigualdades matriciais lineares (LMIs)

Gonçalves et al. (2003a) e (2003b) simularam uma síntese de realimentação de estados usando LMIs clássicas, descritas em Boyd et al. (1994), considerando inclusões diferenciais lineares (LDI - Linear Deferential Inclusion) com incerteza limitada por norma para um sistema mecânico 2DOF e para uma viga de alumínio biengastada, respectivamente. Sarracini e Serpa (2006) mostram resultados de um controlador H projetado com a formulação LMI para atenuação de uma viga engastada. O modelo reduzido da estrutura foi obtido através da redução de Guyan e os resultados obtidos foram significativos. Silva et al. (2006) apresentaram o projeto de um sistema de controle robusto utilizando LMIs para o controle ativo de vibração de uma placa. Neste contesto, os objetivos deste trabalho são apresentados a seguir.
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Controle em modo dual adaptativo robusto aplicado a um sistema de geração de energia elétrica

Controle em modo dual adaptativo robusto aplicado a um sistema de geração de energia elétrica

Os controladores a estrutura variável, principalmente no caso em que são usados como controladores de modos deslizantes, apresentam robustez a variações dos parâmetros da planta e distúrbios e, em geral, com resposta transitória mais rápida. A necessidade de medição de todas as variáveis de estado da planta, no entanto, se apresenta como uma dificuldade na sua implementação prática. No intuito de se conseguir um sistema de controle robusto, com bom desempenho transitório e com medições apenas da entrada e saída da planta, Hsu e Costa [Hsu & Costa 1989] (ver também [Hsu 1990]) apresentaram um sistema de controle adaptativo (VS-MRAC) no qual as leis integrais de adaptação do MRAC convencional foram substituídas por leis a estrutura variável no mecanismo de adaptação. Os algoritmos originais foram aperfeiçoados nos trabalhos de [Araújo & Hsu 1990], [Araújo 1993] e [Hsu et al. 1994].
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Controle de robôs manipuladores em modo dual adaptativo/robusto.

Controle de robôs manipuladores em modo dual adaptativo/robusto.

A adaptac¸˜ao em modo dual consiste essencialmente na utilizac¸˜ao de um alto ganho de adaptac¸˜ao juntamente com uma projec¸˜ao dos parˆametros estimados. Assim, para er- ros de rastreamento grandes, na fase transit´oria, o contro- lador age de modo pr´oximo a um controlador deslizante, conseguindo-se convergˆencia exponencial para um dom´ınio residual arbitrariamente pequeno no espac¸o dos erros de ras- treamento, e para erros menores, como uma lei de adaptac¸˜ao param´etrica. A lei de adaptac¸˜ao em modo dual possui diver- sas vantagens frente a outros algoritmos de adaptac¸˜ao ou de controle robusto conhecidos, entre elas a de apresentar sinais de controle cont´ınuos, a de melhorar a robustez do sistema, e a de limitar o valor dos parˆametros estimados. A projec¸˜ao tem o efeito de reduzir o ganho efetivo do controlador quando o erro de rastreamento aumenta. Deste modo, similarmente ao que ocorre com o controle deslizante, a sensibilidade a ru´ıdos ´e menor.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA 2017

UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA 2017

Com o intuito de atenuar as amplitudes de vibração de máquinas rotativas, observa- se o desenvolvimento de diversos métodos de controle de vibração ao longo dos anos. Estes sistemas podem ser simples e de baixo custo de implementação e manutenção, como é o caso dos métodos de controle passivo e das técnicas convencionais de balanceamento (mé- todo dos coeficientes de influência, balanceamento modal, quatro rodadas sem fase, dentre outros) (WOWK, 1998), bem como mais complexos e sofisticados, como é o caso das técnicas de controle ativo (CAVALINI Jr, 2013). Na Fig. 1.1 é possível observar uma máquina rotativa com eixo flexível onde o eixo é sustentado por dois mancais de rolamento e acionado por um motor elétrico de corrente contínua. Este sistema, além de permitir a aplicação de diversos métodos de balanceamento, um mancal híbrido constituído de um rolamento associado a atu- adores eletromagnéticos é utilizado para o controle ativo das vibrações laterais resultantes das forças de desbalanceamento.
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Controlador em modo dual adaptativo robusto - DMARC

Controlador em modo dual adaptativo robusto - DMARC

A idealização do controlador DMARC surgiu com a lei de adaptação (5.1), que foi apresentada em (Hsu e Costa, 1989), apenas para efeito de análise (vide Seção 5.1.1). A primeira proposta para o DMARC foi a de utilizar a lei de adaptação (5.1), fazendo o parâmetro variar em tempo real, possibilitando-se, assim, a interpolação entre o MRAC e o VS-MRAC. Para que a transição entre os controladores se desse de uma forma suave, foi utilizada a lógica nebulosa para ajustar o parâmetro . Através de simulações e da aplicação prática no controle de velocidade de um motor de indução, o controlador mostrou-se ser capaz de atingir o objetivo proposto, ou seja, bom desempenho transitório, inerente do VS-MRAC e boa suavidade do sinal de controle em regime permanente, característica do MRAC. Na análise de estabilidade, a lei de adaptação (5.1) foi modificada para (6.1), onde a idéia das ponderações da lógica nebulosa do tipo Takagi-Sugeno são unificadas em uma única lei de adaptação, garantindo que todos os sinais do sistema em malha fechada fossem uniformemente limitados. Para o ajuste do parâmetro foi proposta uma função gaussiana com adequadas características apresentadas na Tabela 5.2. Posteriormente, utilizando-se a lei de adaptação modificada (6.14) juntamente com o sinal de controle dado em (6.17), pôde-se mostrar que o sistema em malha fechada converge para um pequeno conjunto residual, mesmo na presença de uma perturbação uniformemente limitada na entrada da planta.
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