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Controlador em modo dual adaptativo robusto - DMARC

Controlador em modo dual adaptativo robusto - DMARC

Neste trabalho é apresentada uma proposta de um controlador, denominado Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), que estabelece uma ligação entre um controlador adaptativo por modelo de referência (MRAC) e um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável (VS-MRAC). A idéia básica é incorporar as vantagens de desempenho transitório do controlador VS-MRAC com as propriedades de regime permanente do controlador MRAC convencional. São desenvolvidos dois algoritmos básicos para o controlador DMARC. No primeiro o ajuste do controlador é feito, em tempo real, através da variação de um parâmetro na lei de adaptação. No segundo algoritmo a lei de controle é gerada, utilizando o modelo Takagi-Sugeno da lógica nebulosa, para obter uma composição ponderada das leis de controle do MRAC e do VS-MRAC. Em ambos os casos, o esquema combinado de controle é mostrado ser robusto às incertezas paramétricas e perturbações externas, além de apresentar um desempenho rápido e pouco oscilatório durante o transitório e um sinal de controle suave em regime permanente.
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Controlador em modo dual adaptativo robusto para plantas com grau relativo arbitrário.

Controlador em modo dual adaptativo robusto para plantas com grau relativo arbitrário.

Neste artigo é apresentado o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC). O DMARC é um sistema de controle que combina as estratégias de Controle Adapta- tivo por Modelo de Referência (MRAC) com leis integrais de adaptação e o Controle Adaptativo por Modelo de Refe- rência e Estrutura Variável (VS-MRAC) com leis chaveadas de acordo com a teoria de sistemas com estrutura variável. A idéia básica é incorporar as vantagens de desempenho transi- tório de um VS-MRAC, com as propriedades de regime per- manente de um MRAC convencional. Desta forma, obtém-se um sistema de controle robusto a incertezas paramétricas e perturbações externas, com desempenho rápido e pouco os- cilatório durante o transitório e um sinal de controle suave em regime permanente.
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Uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto

Uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto

Nesse trabalho é proposta uma abordagem indireta para o Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC), o qual une as características transitórias e de robustez tí- picas dos Sistemas a Estrutura Variável, mais especificamente do Controlador Adaptativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável (VS-MRAC), com um sinal de controle suave em regime permanente, típico dos Controladores Adaptativos convencionais, como o Controlador Adaptativo por Modelo de Referência (MRAC). O objetivo é proporcionar uma maneira mais intuitiva de realizar o projeto do controlador, baseado nos parâmetros físicos da planta, tais como: resistência, momento de inércia, capacitância, dentre outros. Adicionalmente, com a finalidade de seguir a linha evolutiva dos controladores diretos, será proposta uma versão indireta para o Controlador Adaptativo Binário por Modelo de Referência (B-MRAC), o qual foi precursor na tentativa de atuar tanto como MRAC quanto como VS-MRAC, a depender de um parâmetro fixo pré-definido.
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Controlador em modo dual adaptativo robusto para plantas com grau relativo unitário: prova de estabilidade.

Controlador em modo dual adaptativo robusto para plantas com grau relativo unitário: prova de estabilidade.

Neste artigo é apresentada uma prova de estabilidade para o controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC) para plantas com grau relativo unitário. O DMARC é um controlador que interpola as estratégias de Controle Adapta- tivo por Modelo de Referência (MRAC) e o Controle Adap- tativo por Modelo de Referência e Estrutura Variável (VS- MRAC) com o intuito de incorporar as vantagens de desem- penho transitório de um VS-MRAC, com as propriedades de regime permanente de um MRAC convencional. Desta forma, deseja-se obter um sistema de controle robusto a in- certezas paramétricas e perturbações externas, com desem- penho rápido e pouco oscilatório durante o transitório e um sinal de controle suave em regime permanente.
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Controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável aplicado ao controle de ângulo de carga e fluxo de campo de um gerador síncrono

Controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável aplicado ao controle de ângulo de carga e fluxo de campo de um gerador síncrono

Como perspectiva para trabalhos futuros tem-se a implementa¸c˜ao pr´atica em labo- rat´orio de um sistema composto por um motor de indu¸c˜ao (simulando a turbina) e um gerador s´ıncrono ligado `a rede. Este prot´otipo foi adquirido atrav´es de projetos sub- metidos ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient´ıfico e Tecnol´ogico (CNPq) e a Companhia Hidroel´etrica do S˜ao Francisco (CHESF). Para a implementa¸c˜ao pr´atica em um gerador s´ıncrono real, uma t´ecnica de suaviza¸c˜ao do sinal de controle deve ser consi- derada. Para tanto, estuda-se o uso do Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC - Dual Mode Adaptive Robust Controller ) e outras t´ecnicas de suaviza¸c˜ao e limita¸c˜ao do sinal de controle.
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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 geradores síncronos, predominantes nos sistemas de geração de energia elétrica, devem fornecer valores de tensão e frequência constantes para que seja obtida uma boa qualidade da energia gerada. Porém, para situações em que esses sistemas sofrem gran- des variações de carga, há dificuldade de que sejam mantidos os valores nominais nas saídas do gerador devido às incertezas paramétricas, não linearidades e alto grau de aco- plamento entre as variáveis. Propõe-se, então, a aplicação do Controlador em Modo Dual Adaptativo Robusto (DMARC) para o controle do fluxo de campo, em substituição aos tradicionais controladores PIs. O DMARC estabelece uma ligação entre um controlador adaptativo por modelo de referência (MRAC) e um controlador adaptativo por modelo de referência e estrutura variável (VS-MRAC), incorporando as vantagens de desempenho transitório do controlador VS-MRAC com as propriedades de regime permanente do con- trolador MRAC convencional. São feitas análises através de simulações como forma de verificar o funcionamento do controlador proposto, bem como compará-lo com o sistema atualmente em uso.
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Controle de robôs manipuladores em modo dual adaptativo/robusto.

Controle de robôs manipuladores em modo dual adaptativo/robusto.

Apresentamos uma lei de adaptac¸˜ao em modo dual aplicada a robˆos manipuladores. Utilizando a lei de controle adapta- tivo de Slotine e Li (1991), dotada de projec¸˜ao param´etrica e alto ganho de adaptac¸˜ao, combinada com uma func¸˜ao de saturac¸˜ao suave, provamos que os erros de seguimento da tra- jet´oria tendem assintoticamente a zero e exponencialmente a um dom´ınio residual de valor arbitrariamente pequeno. Al´em disso, diante da presenc¸a de dist´urbios de entrada de ampli- tude limitada, o algoritmo mostrou-se capaz de atenuar seus efeitos, convergindo exponencialmente a um res´ıduo cuja amplitude depende dos ganhos da func¸˜ao de saturac¸˜ao su- ave, mas independe do ganho do termo PD do controlador. As simulac¸˜oes apresentadas evidenciam a reduc¸˜ao dos efei- tos dos dist´urbios no rastreamento da trajet´oria desejada, e mostram que quando eles desaparecem, os erros convergem assintoticamente a zero.
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Avaliação de robustez, desempenho e aplicação do controlador adaptativo por posicionamento de pólos e estrutura variável

Avaliação de robustez, desempenho e aplicação do controlador adaptativo por posicionamento de pólos e estrutura variável

Este programa poder´a ser utilizado para a an´alise de robustez em diversos trabalhos que est˜ao sendo desenvolvidos no LACI - Laborat´orio de Acionamento Controle e Instru- menta¸c˜ao do Centro de Tecnologia da UFRN, que utilizam o VS-APPC, VS-MRAC (Con- trole Adaptativo por Modelo de Referˆencia e Estrutura Vari´avel) e DMARC (Controle em Modo Dual Adaptativo Robusto), e compar´a-los com t´ecnicas de controle convencionais. E tamb´em no ambiente acadˆemico, demonstrando adapta¸c˜ao, robustez em algoritmos de controle e as poss´ıveis condi¸c˜oes de opera¸c˜ao adversas encontradas no campo.
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Controle Adaptativo Robusto para Filtros Ativos de Potência Paralelo

Controle Adaptativo Robusto para Filtros Ativos de Potência Paralelo

Um componente bastante importante do SAPF é o controlador de corrente, que tem a função de fazer com que a corrente controlada siga sua respectiva referência. Em es- tratégias de controle convencionais aplicadas a SAPF, esses controladores de corrente são utilizados para controlar a corrente de saída do filtro. Essas correntes são com- postas por componentes para compensação de potência reativa e componentes harmôni- cas. A solução usual é utilizar controladores de corrente Proporcional-Integral (PI) lin- eares [Newman et al. 2002], no entanto, o uso desses controladores tem resultado em erros de regime permanente e, as limitações de banda passante geram qualidade de com- pensação não satisfatória [Yuan et al. 2002]. Existem outras soluções possíveis tais como o controlador de corrente deadbeat [Malesani et al. 1999], controle por modo deslizante [Cardenas et al. 1999], controle ressonante [Bojoi et al. 2005] e controle repetitivo [Matavelli 2001]. O controlador deadbeat, que tem a vantegem de ser adequado para uma implementação completamente digital, é limitado em desempenho pelo seu inerente atraso de cálculo [Buso et al. 1998]. O controlador ressonante tem a vantagem de compen- sação seletiva, mas para um SAPF convencional, é necessário o uso de um controlador para a frequência fundamental e para outros harmônicos específicos, que pode resultar em alto custo em termos de cálculo em tempo real [Lascu et al. 2009]. Essas soluções são baseadas em controladores projetados para SAPF cujo modelo dinâmico tem parâmetros fixos. No entanto, a interação entre impedâncias de carga e da rede pode modificar o modelo dinâmico do SAPF [Valdez et al. 2009]. Além disso, os parâmetros do modelo podem variar, principalmente quando a carga tem comportamento aleatório. Portanto, uma solução adequada para compensar esses problemas de qualidade de energia consiste no uso de um controlador de corrente cujos ganhos são ajustados por adaptação.
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Estabilidade e robustez de um controlador adaptativo indireto por um modelo de referência e estrutura variável

Estabilidade e robustez de um controlador adaptativo indireto por um modelo de referência e estrutura variável

Este trabalho estende e formaliza os resultados preliminares de Oliveira e Araújo (2002, 2003, 2004), com o intuito de motivar o desenvolvimento teórico futuro do IVS- MRAC a outras classes de sistemas. Devido à sua considerável simplicidade de projeto, associada à etapa fundamental de dimensionamento das amplitudes dos relés, são apresentadas duas novas versões para o IVS-MRAC com suas respectivas análises de estabilidade na presença de distúrbios limitados atuantes na entrada da planta e dinâmica não modelada. São consideradas plantas SISO, Lineares e Invariantes no Tempo (LTI) e com grau relativo unitário. A primeira idéia consiste em substituir a lei de adaptação puramente integral para k (OLIVEIRA; ARAÚJO, 2007a) por uma lei de adaptação em modo dual p adaptativa/robusta (OLIVEIRA; ARAÚJO, 2007c), conforme Hsu e Costa (1994), denominado Controle Adaptativo por Modelo de Referência Binário (B-MRAC), baseada na teoria de controle binário (EMELYANOV, 1987). A idéia do controlador em modo dual é associar as propriedades de rapidez no transitório dos sistemas à estrutura variável com as características de suavidade do sinal de controle dos sistemas adaptativos em regime permanente. Hsu e Costa (1990) mostraram que o B-MRAC era, na verdade, uma lei adaptativa do tipo gradiente com alto ganho e projeção. Garantiram, ainda, estabilidade exponencial global com relação a um domínio residual arbitrariamente pequeno, na presença de distúrbios, variações paramétricas e dinâmica não modelada. Outras alternativas de controle em modo dual utilizam, inclusive, lógica nebulosa para ajuste do parâmetro que alterna entre estrutura variável-adaptação paramétrica e vem sendo amplamente utilizadas em aplicações práticas (CUNHA, C. et al., 2005; CUNHA, C.; ARAÚJO; MOTA, 2007). Em Hsu e Real (1997, 1999), o B-MRAC foi estendido para uma classe de plantas não-lineares e uma rede neural Gaussiana é utilizada para compensar a não-linearidade da planta. O aprendizado desta rede é baseado em uma combinação de adaptação paramétrica e estrutura variável.
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Regulador automático de tensão robusto utilizando técnicas de controle adaptativo

Regulador automático de tensão robusto utilizando técnicas de controle adaptativo

uma máquina ligada ao barramento infinito (LOUKIANOV et al., 2004) ou em sistemas multi-máquinas (HUERTA; LOUKIANOV; CANEDO, 2009). As variáveis da lei de con- trole alternam rapidamente entre limites extremos. A desvantagem do SMC está no fato de gerar o chattering podendo com isso provocar vibrações no sistema de energia devido a dinâmica não modelada da excitatriz (BOIKO et al., 2007). Essas vibrações podem resul- tar em oscilações mecânicas indesejáveis, o que pode resultar na imprecisão do controle. Com o objetivo de reduzir esses efeitos, Loukianov et al. (2011) propuseram uma aborda- gem baseada na técnica de bloco de controle combinado com o SMC de alta ordem. No trabalho de Loukianov et al. (2011), um controlador não linear com base na combinação do bloco de controle de linearização e a técnica do controle por modo deslizante foi pro- posta. O modelo utilizado para o controle é totalmente não-linear, e leva em conta todas as interações entre a dinâmica elétrica, a mecânica e as restrições de carga. Um observa- dor não linear para estimar a excitação e os fluxos do rotor e o conjugado mecânico são utilizados.
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Um controlador dual subótimo com fator de peso variável no tempo

Um controlador dual subótimo com fator de peso variável no tempo

Em todos os sistemas de controle existem determinados graus de incerteza com res- peito ao processo a ser controlado. A estrutura e/ou os parâmetros do processo podem se modificar de maneira desconhecida. Existem diversas maneiras de lidar com os tipos de incertezas no processo. O sistema de realimentação em malha fechada já representa, de certo modo, uma ação contra as variações do processo. O projeto de controladores robustos com parâmetros fixos também pode ser uma alternativa contra as variações no processo. Um outro caminho para lidar com as incertezas é utilizar o controle adaptativo. O controle adaptativo é uma estratégia de controle que utiliza as medições da entrada e saída da planta para se adaptar às variações paramétricas e perturbações da planta. Wit- tenmark (1995) define o controle adaptativo como um controlador que pode modificar seu comportamento em resposta às mudanças na dinâmica do processo e em resposta ao caráter dos distúrbios. Existem diferentes tipos de controladores adaptativos de acordo com as informações do processo que são utilizadas bem como de acordo com a maneira como são manuseadas.
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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE UnB GAMA - FACULDADE DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM INTEGRIDADE DE MATERIAIS DA ENGENHARIA REFINAMENTO ADAPTATIVO TIPO H APLICADO À FORMULAÇÃO DE ELASTICIDADE PLANA DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO DUAL

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE UnB GAMA - FACULDADE DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM INTEGRIDADE DE MATERIAIS DA ENGENHARIA REFINAMENTO ADAPTATIVO TIPO H APLICADO À FORMULAÇÃO DE ELASTICIDADE PLANA DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DE CONTORNO DUAL

Em 1961, Wells (40) estudou a propagação instável de trincas em metais. Ao testar tipos diferentes de aços estruturais a fim de medir o fator de intensidade de tensão em modo I, foi revelado que certos materiais se comportavam de forma a divergir da formulação original da Mecânica da Fratura Linear Elástica. A descoberta mostrou que a elevada dureza do material, embora fosse extremamente desejável em termos de projeto mecânico, implicava em um desajuste junto à teoria vigente. Duas formulações foram propostas para contemplar não somente os materiais de comportamento linear elástico como também os elastoplásticos: o Deslocamento de Abertura da Ponta da Trinca e a Integral J (34).
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Projeto e implementação de um controlador de corrente robusto para inversores com filtro LCL conectados à rede com incertezas paramétricas.

Projeto e implementação de um controlador de corrente robusto para inversores com filtro LCL conectados à rede com incertezas paramétricas.

Nesta seção serão apresentados alguns resultados de si- mulação para demonstrar o desempenho dos controladores ressonantes na rejeição de distorções harmônicas de baixa freqüência presentes na tensão da rede. Como demonstrado na análise das seções anteriores, a condição de rede fraca é o pior caso para o projeto do ganho do controlador ressonante. Portanto uma rede fraca, com potência de curto-circuito infe- rior a 15pu será considerada. As simulações foram realizadas em Matlab/Simulink r .

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Sistema de acionamento com motor de indução orientado indiretamente pelo campo com adaptação MRAC da velocidade.

Sistema de acionamento com motor de indução orientado indiretamente pelo campo com adaptação MRAC da velocidade.

O desempenho do MRAC ´e avaliado em regime permanente para diferentes condic¸ ˜oes de carga e velocidade `a fluxo nomi- nal. Os crit´erios de desempenho usados para avaliar o MRAC s˜ao: i) a capacidade do controlador em convergir para um boa estimac¸˜ao de velocidade; ii) a sensibilidade do MRAC `as condic¸˜oes de operac¸˜ao; iii) a sensibilidade param´etrica e iv) a sensibilidade do MRAC as condic¸ ˜oes de falta de sinto- nia do IFOC.

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Controlador nebuloso por modos deslizantes adaptativo

Controlador nebuloso por modos deslizantes adaptativo

Neste capítulo serão desenvolvidos os conceitos básicos que definem o controlador por modos deslizantes nebuloso não adaptativo. Este controlador está baseado na teoria do controle por modos deslizantes, portanto, ao longo deste desenvolvimento, similaridades serão enfatizadas. Para o projeto deste controlador algumas características da planta serão levadas em consideração. Inicialmente será definida a classe de sistemas não lineares para o qual será desenvolvida a teoria do controlador nebuloso. Serão mostrados os passos do projeto dos parâmetros do controlador para uma planta de segunda ordem não linear. Os resultados obtidos serão comentados, tais como, o erro em regime permanente. Algumas comparações serão feitas deste controlador com o controlador por modos deslizantes sem e com a camada limite e com um controlador PID.
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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.

tação e contínuo (Schügerl e Bellgardt, 2000). Em ambien- tes industriais, os bioreatores operam em regime descontí- nuo sem alimentação controlada onde, neste caso, o sistema de controle se concentra em manter condições homogêneas de operação. Na última década, a comunidade científica es- pecializada tem proposto vários métodos analíticos avança- dos para o controle da concentração de substrato e de ou- tras variáveis macroscópicas em bioreatores, visando otimi- zar a produção do componente desejado (Schügerl e Bell- gardt, 2000). As técnicas de produção descontínua com ali- mentação são o estado da arte em relação à produção efi- ciente de bactérias e fungos. Processos biológicos moder- nos com microorganismos geneticamente modificados, ge- ralmente utilizam-se dessa técnica para alcançar altas den- sidades de células antes de adicionar o agente que iniciará o processo para a obtenção do produto desejado (Nagabhushan e Narula, 2007). Entretanto, duas circunstâncias podem limi- tar o crescimento em um cultivo descontínuo com alimenta- ção: o acúmulo de produtos inibidores na solução e a falta de volume para a adição de substrato. No cultivo descontí- nuo com alimentação, nutrientes alimentam continuamente o meio de cultura no bioreator, mas sem que a bimossa seja extraída. Isso significa que o volume do bioreator cresce du- rante o processo. Este modo de operação é utilizado quando é necessário manter uma concentração de substrato baixa, para otimizar o crescimento ou o produto resultante da fermenta- ção. A principal vantagem é a possibilidade de implementar técnicas que possam controlar as reações químicas através do controle da alimentação injetada no bioreator.
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Controladores robustos H¥ não frágeis.

Controladores robustos H¥ não frágeis.

minada em fun¸c˜ ao do n´ umero de pontos desejados para representar a bola. Evidentemente quanto me- nor o passo maior ser´ a o esfor¸co computacional. Por outro lado, o passo n˜ ao poder´ a ser demasia- damente grande pois isto pode levar a uma dire¸c˜ ao de busca, a ser determinada no passo 2, muito di- ferente daquela que leva a um maior aumento na margem de estabilidade param´etrica relativa. Final- mente, deve-se ressaltar que com o aumento da or- dem do controlador o esfor¸co computacional torna- se maior.

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Controladores robustos LQGLTR com ação integral aplicados ao controle de geradores eólicos interligados ao sistema de distribuição de energia elétrica baseados em máquina de indução duplamente alimentada

Controladores robustos LQGLTR com ação integral aplicados ao controle de geradores eólicos interligados ao sistema de distribuição de energia elétrica baseados em máquina de indução duplamente alimentada

A possibilidade de trabalhar com velocidade variável em freqüência constante com uso de conversores de custo reduzido, além da conexão direta do estator à rede elétrica e à versatilidade de controle independente de potência ativa e reativa são as principais vantagens que tornam o DFIG atrativo para sistemas de conversão de energia eólica (SCEE), especialmente para potência acima de 1MW (COSTA et al., 2006). Outra vantagem que pode ser mencionada é a redução do custo do conversor em comparação às demais máquinas elétricas, pois os terminais do estator do DFIG são conectados diretamente à rede elétrica trifásica e o rotor é alimento por conversor “back-to-back” de modo que o fluxo de potência que passa pelo conversor fica na faixa de 20 % a 30% da potência total.
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