Scielo RSS <![CDATA[Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica]]> http://www.scielo.br/rss.php?pid=0103-175920120003&lang= vol. 23 num. 3 lang. <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.br/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.br <![CDATA[<b>A Three-phase to three-phase matrix converter prototype</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300001&lng=&nrm=iso&tlng= This paper presents some implementation details of a three-phase to three-phase matrix converter prototype. The bidirectional semiconductor switches were built using discrete IGBTs and fast diodes. Design aspects such as protection against overvoltage and short-circuit, commutation process of bi-directional switches, and input filter are addressed in this paper.<hr/>Este trabalho apresenta aspectos relacionados a implementação experimental de um conversor trifásico em matriz. As chaves bidirecionais empregadas na construção do protótipo foram construídas com a utilização de componentes discretos como IGBT's e diodos rápidos. Aspectos relacionados a proteção contra sobre tensão e curto circuito, processo de comutação das chaves bidirecionais e filtro de entrada são apresentados neste trabalho juntamente com resultados experimentais da operação do conversor. <![CDATA[<b>Comparative analysis of modified repetitive controllers for applications in PWM inverters</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300002&lng=&nrm=iso&tlng= Controladores repetitivos convencionais não são adequados para aplicações onde os sinais de referência ou os distúrbios são periódicos mas cuja frequência fundamental pode sofrer modificações. Contudo, esta é uma situação frequentemente encontrada em aplicações de inversores de tensão modulados por largura de pulso alimentando cargas não-lineares ou conectados à rede elétrica. Várias propostas para a mitigação deste problema são encontradas na literatura especializada, mas não se reporta estudos analisando-as comparativamente. Neste sentido, este trabalho apresenta uma análise comparativa de três controladores repetitivos modificados desenvolvidos para resolver este problema. São considerados os seguintes métodos: i) ajuste contínuo da taxa de amostragem, ii) truncamento do número de amostras por ciclo da referência para o número inteiro mais próximo e iii) ajuste de uma taxa de amostragem fictícia de modo a manter constante o número de amostras do controlador por ciclo da referência. Estas abordagens são descritas em detalhes e os seus desempenhos são discutidos com base em resultados experimentais obtidos em dois protótipos distintos, que foram criteriosamente projetados para operar em altas e baixas frequências de comutação.<hr/>Conventional repetitive controllers are not suitable for applications were reference or disturbances are periodic where its fundamental frequency is subject to variation. However, this is a situation commonly encountered in applications of pulse-width modulated inverters feeding nonlinear loads or connected to the grid. Several approaches to mitigate this problem have been proposed in the literature, but there is no studies with comparative analysis among them. This paper provides a comparative analysis of three modified repetitive controllers developed to solve this problem. The following methods are covered in the analysis: i) continuous adjustment of the sampling rate; ii) truncation of the number of samples per reference cycle to the nearest integer and iii) adjustment of a fictitious sampling rate in order to maintain constant the number of samples of the controller per reference cycle. These existing approaches are depicted in details and its performances are discussed based on the experimental results obtained in two experimental prototypes, which had been carefully designed to operate at low and high switching frequencies. <![CDATA[<b>Rao-Blackwellized particle filter with vector observations for satellite three-axis attitude estimation and control in a simulated testbed</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300003&lng=&nrm=iso&tlng= A Rao-Blackwellized particle filter has been designed and its performance investigated in a simulated three-axis satellite testbed used for evaluating on-board attitude estimation and control algorithms. Vector measurements have been used to estimate attitude and angular rate and, additionally, a pseudo-measurement based on a low-pass filtered time-derivative of the vector measurements has been proposed to improve the filter performance. Conventional extended and unscented Kalman filters, and standard particle filtering have been compared with the proposed approach to gauge its performance regarding attitude and angular rate estimation accuracy, computational workload, convergence rate under uncertain initial conditions, and sensitivity to disturbances. Though a myriad of filters have been proposed in the past to tackle the problem of spacecraft attitude and angular rate estimation with vector observations, to the best knowledge of the authors the present Rao-Blackwellized particle filter is a novel approach that significantly reduces the computational load, provides an attractive convergence rate, and successfully preserves the performance of the standard particle filter when subjected to disturbances.<hr/>Um filtro de partículas Rao-Blackwell foi projetado e seu desempenho investigado mediante simulação de uma mesa de 3 eixos usada para validação de algoritmos embarcados de estimação e controle de atitude de satélites. Medidas vetoriais foram utilizadas para estimar atitude e velocidade angular e, adicionalmente, uma pseudo-medida baseada na derivada temporal filtrada das medidas vetoriais foi proposta para melhorar o desempenho do filtro. Filtros de Kalman estendido e unscented convencionais e um filtro de partículas comum foram comparados com a abordagem Rao-Blackwell aqui proposta para avaliar a acurácia da estimação de atitude e velocidade angular, a carga computacional, a taxa de convergência quando existem incertezas nas condições iniciais e a sensibilidade a distúrbios. Embora, no passado, já tenham sido propostos uma grande variedade de filtros para resolver o problemas de estimação em 3 eixos de atitude e velocidade angular de satélites, no melhor conhecimento dos autores o presente filtro de partículas Rao-Blackwell é uma nova abordagem que reduz significativamente a carga computacional, provê uma taxa de convergência atraente e preserva, com sucesso, o desempenho apresentado pelo filtro de partículas comum quando submetido a distúrbios. <![CDATA[<b>Analysis of forecast error of monthly streamflow with different forecast horizons</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300004&lng=&nrm=iso&tlng= Este trabalho aborda o problema de previsão para séries de vazões médias mensais, no qual denomina-se de horizonte de previsão (h), o intervalo de tempo que separa a última observação usada no ajuste do modelo de previsão e o valor futuro a ser previsto. A análise do erro de previsão é feita em função deste horizonte de previsão. Estas séries possuem um comportamento periódico na média, na variância e na função de autocorrelação. Portanto, considera-se a abordagem amplamente usada para a modelagem destas séries que consiste inicialmente em remover a periodicidade na média e na variância das séries de vazões e em seguida calcular uma série padronizada para a qual são ajustados modelos estocásticos. Neste estudo considera-se para a série padronizada os modelos autorregressivos periódicos PAR (p m). As ordens p m dos modelos ajustados para cada mês são determinadas usando os seguintes critérios: a análise clássica da função de autocorrelação parcial periódica (FACPPe); usando-se o Bayesian Information Criterion (BIC) proposto em (MecLeod, 1994); e com a análise da FACPPe proposta em (Stedinger, 2001). Os erros de previsão são calculados, na escala original da série de vazão, em função dos parâmetros dos modelos ajustados e avaliados para horizontes de previsão h variando de 1 a 12 meses. Estes erros são comparados com as estimativas das variâncias das vazões para o mês que está sendo previsto. Como resultado tem-se uma avaliação da capacidade de previsão, em meses, dos modelos ajustados para cada mês.<hr/>This paper addresses the problem of forecasting for monthly mean streamflow series, in which we call the forecast horizon (h), the interval of time between the last observation used in fitting the model prediction and the future value being predicted. The analysis of the forecast error is made on the basis of the forecast horizon. These series have a periodic behavior on average, ariance and autocorrelation function. Therefore, we consider the widely used approach to modeling these series that initially consists of removing the periodicity in mean and variance of the streamflow series and then calculating a standardized series for which stochastic models are adjusted. In this study we consider the series to the standard periodic autoregressive models PAR (p m). Orders p m of the adjusted models for each month are determined from the analysis of periodic partial autocorrelation function (PePACF), using the Bayesian Information Criterion (BIC) applied to PAR models, proposed in (MecLeod, 1994) and analysis of PePACF proposed in (Stedinger, 2001). The forecast errors are calculated on the basis of parameters adjusted and evaluated for forecasting horizons h, ranging from 1 to 12 months on the original scale of the flow series. These errors are compared with estimates of the variances of the flows for the month being predicted. As a result we have an evaluation of the predictive performance in months of the adjusted models for each month. <![CDATA[<b>Efficient placement of fault indicators in distribution system using evolutionary computing</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300005&lng=&nrm=iso&tlng= Este trabalho propõe uma abordagem computacional evolutiva para a resolução do problema de alocação de dispositivos indicadores de faltas (IFs) em alimentadores primários de distribuição de energia elétrica. De forma mais específica, o problema de se obter o melhor local de instalação é solucionado por meio da técnica de Algoritmos Genéticos (AGs) que busca obter uma configuração eficiente de instalação de IFs no tronco principal de um alimentador de distribuição. Assim, faz-se a modelagem do mesmo na forma de um problema de otimização orientado à melhoria dos indicadores de qualidade do serviço e ao encontro de uma solução economicamente atraente. Os resultados com dados reais comprovam a eficiência da metodologia proposta.<hr/>This work proposes an evolutionary computing strategy to solve the problem of fault indicator placement in primary distribution feeders. The problem is solved using Genetics Algorithm (GA) technique in order to obtain an efficient configuration of fault indicator placement in the main feeder. The results with actual data confirm the efficiency of the GA methodology to solve the fault indicator placement problem. As a result, the distribution reliability indices of quality are improved attending the financial costs. <![CDATA[<b>Aplicação do método GMRES em estudos de estabilidade de</b> <b>sistemas de energia elétrica</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300006&lng=&nrm=iso&tlng= Este artigo investiga o desempenho do método iterativo GMRES no subproblema linear de uma das etapas de solução das EDAs presentes em análises no domínio do tempo de estabilidade de sistemas elétricos. Mostra-se que o GMRES sem pré-condicionamento falha devido ao fenômeno da "estagnação". Foi testado um pré-condicionador de fatores incompletos tipo ILUT, sem êxito. Através do número de condicionamento da matriz imagem do pré-condicionador (matriz Jacobiana do sistema elétrico), comprovou-se o seu mau condicionamento, resultando, portanto, num pré-condicionador de baixa qualidade, justificando a falha do GMRES. Optou-se por pré-processar (escalonamento, normalização e reordenamento) a matriz imagem o que, de fato, melhorou as suas características refletindo positivamente na qualidade do pré-condicionador. Após essas ações, o GMRES solucionou eficientemente os sistemas lineares associados a cada experimento numérico, todos apresentando inicialmente matrizes Jacobianas muito mal-condicionadas.<hr/>This paper investigates the GMRES iterative method performance for solving the sublinear problem associated to the DAEs solution present in power system stability analysis in time domain. It is shown that the unpreconditioned GMRES fails due to a phenomenon known as "stagnation". It was used an incomplete factors preconditioner with threshold - ILUT, unsuccessfully. Through the preconditioner image matrix (original power system Jacobian matrix) condition number, it was checked its bad condition, resulting, therefore, in a low quality preconditioner, justifying the GMRES failure. The image matrix was then preprocessed (scaling, normalizing and reordering) improving its characteristics acting positively over the preconditioner quality. After these actions, the GMRES solved efficiently the linear systems associated to each numerical experiment, all presenting bad conditioned original Jacobian matrices. <![CDATA[<b>Calculation of parameter ranges for robust gain tuning of power system controllers</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300007&lng=&nrm=iso&tlng= This work proposes a computational tool to assist power system engineers in the field tuning of power system stabilizers (PSSs) and Automatic Voltage Regulators (AVRs). The outcome of this tool is a range of gain values for theses controllers within which there is a theoretical guarantee of stability for the closed-loop system. This range is given as a set of limit values for the static gains of the controllers of interest, in such a way that the engineer responsible for the field tuning of PSSs and/or AVRs can be confident with respect to system stability when adjusting the corresponding static gains within this range. This feature of the proposed tool is highly desirable from a practical viewpoint, since the PSS and AVR commissioning stage always involve some readjustment of the controller gains to account for the differences between the nominal model and the actual behavior of the system. By capturing these differences as uncertainties in the model, this computational tool is able to guarantee stability for the whole uncertain model using an approach based on linear matrix inequalities. It is also important to remark that the tool proposed in this paper can also be applied to other types of parameters of either PSSs or Power Oscillation Dampers, as well as other types of controllers (such as speed governors, for example). To show its effectiveness, applications of the proposed tool to two benchmarks for small signal stability studies are presented at the end of this paper.<hr/>O presente trabalho propõe uma ferramenta computacional para auxiliar engenheiros de sistemas de potência no ajuste em campo de controladores de amortecimento e reguladores automáticos de tensão. A abordagem proposta gera faixas de valores de parâmetros para o ajuste em campo dos controladores do sistema. As faixas de valores geradas teoricamente garantem a estabilidade para o sistema em malha fechada. Estas faixas de valores são dadas na forma de valores limites para os ganhos estáticos dos controladores de interesse, de maneira que o engenheiro responsável pelo ajuste em campo dos controladores tenha garantia da estabilidade do sistema durante o ajuste do ganho do controlador. Esta característica da abordagem proposta é altamente desejavel do ponto de vista prático, pois a etapa de comissionamento de controladores de amortecimento e reguladores automáticos de tensão sempre envolve algum reajuste dos ganhos dos controlares, devido às diferenças entre o modelo nominal e o comportamento real do sistema. Considerando essas diferenças como incertezas no modelo, a ferramenta proposta é capaz de garantir estabilidade para o modelo incerto usando uma abordagem baseada em desigualdades matriciais lineares. A metodologia proposta pode ser também aplicada para o ajuste de outros tipos de parâmetros de controladores de amortecimento, assim como para o ajuste de outros tipos de controladores (por exemplo, reguladores de velocidade). Dois modelos de sistemas de potência tipicamente utilizados em estudos de estabilidade são considerados para a aplicação e avaliação da ferramenta proposta. <![CDATA[<b>Daily schedule of thermoelectric generators operation using bio-inspired ant colony optimization</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300008&lng=&nrm=iso&tlng= Este artigo apresenta uma metodologia baseada em Algoritmo de Colônia de Formiga (ACF) para a minimização do custo da programação diária de operação de unidades termoelétricas. O modelo proposto utiliza uma Matriz de Sensibilidade (MS) baseada nas informações fornecidas pelos multiplicadores de Lagrange a fim de melhorar o processo de busca bio-inspirado em ACF. Desta forma um percentual dos indivíduos usa estas informações no processo evolutivo da colônia. Os resultados alcançados através das simulações indicam que a utilização da MS resulta em soluções de qualidade com um número reduzido de indivíduos.<hr/>This paper presents a methodology based on Ant Colony Optimization (ACO) aiming at minimizing the costs of the thermoelectric generators daily operation. The proposed model makes use of a Sensibility Matrix (SM) based on information from the Lagrange Multipliers in order to improve the ACO search process. In this way, a percentage of individuals uses this information in the colony's evolutionary process. Simulations show that the use of the SM presents results with better solutions even when considering a reduced number of individuals. <![CDATA[<b>Control restrictions on decomposed colors</b>: <b>an approach for supervisory control of discrete event systems using colored Petri nets</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300009&lng=&nrm=iso&tlng= Este trabalho apresenta a prova matemática do método para a síntese de supervisores denominado Restrição de Controle sobre Cores Decompostas, o qual é baseado nos conceitos da Teoria de Controle Supervisório, utilizando como principal ferramenta as redes de Petri coloridas para modelar sistemas de eventos discretos, a fim de encontrar supervisores que satisfaçam esses sistemas sujeitos a restrições. Por extensão, é proposto um método para reduzir o número de controladores denominado Fusão de Controladores.<hr/>This paper presents the mathematical proof of the method for the synthesis of supervisors called Constraint of Control on Decomposed Colors, which is based on concepts of Supervisory Control Theory, using as main tool the coloured Petri nets to model systems discrete event, in order to find supervisors that meet those systems subject to constraints. By extension, it is proposed a method to reduce the number of controllers called Fusion of Controllers. <![CDATA[<b>Application of backstepping control to SCR aftertreatment systems</b>]]> http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-17592012000300010&lng=&nrm=iso&tlng= Este artigo apresenta a aplicação de uma técnica de controle do tipo backstepping a sistemas de pós-tratamento de gases de escape em veículos diesel operando com catalisadores SCR (selective catalytic reduction). A lei de controle é projetada para um modelo reduzido do sistema SCR, adequado ao controle em malha fechada e também à implementação nas unidades de controle eletrônico. O desempenho dessa lei de controle é avaliado em simulações computacionais por meio de ciclos de testes estático e dinâmico, tanto para situações em que os parâmetros de entrada assumem valores nominais, quanto para aquelas em que esses parâmetros apresentam perturbações.<hr/>This paper presents the results concerning the application of a backstepping based control law to urea-SCR (selective calalytic reduction) aftertreatment systems in diesel engines. The devised control law is applied over a reduced order model for the SCR catalyst, which is effective for closed-loop control and, besides that, can be embedded in diesel electronic control units. The performance of the controller is evaluated in computer simulations by means of static and dynamic testing cycles, both for nominal and disturbed system's parameters.