Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 14, Issue: 1, Published: 2003
  • Rejeição de perturbações por realimentação estática de saída em sistemas lineares Sistemas Lineares

    Dórea, Carlos E. T.; Milani, Basílio E. A.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho estuda o problema de rejeição total de perturbações em sistemas lineares através de realimentação estática de saída. Condições necessárias e suficientes para a existência de soluções em duas importantes famílias de sistemas são estabelecidas. O problema é solúvel se e somente se um determinado subespaço goza de uma propriedade de invariância. O conjunto de matrizes de realimentação de saída que resolvem o problema é então parametrizado através de uma mudança adequada da base de representação dos espaços de estado, controle e saída. Um exemplo numérico ilustra a abordagem proposta.

    Abstract in English:

    This work adresses the Disturbance Decoupling Problem in linear systems via static output feedback. Necessary and sufficient conditions for solvability in two important families of systems are established. The problem is solvable if and only if a given subspace verifies an invariance property. The set of output feedback matrices which solve the problem is then parameterized through a suitable change of the coordinate basis of the state, input and output spaces. A numerical example illustrates the proposed approach.
  • Global stabilizaton with improved performance for linear systems with actuator saturation

    Reginatto, Romeu; Teel, Andrew R.; De Pieri, Edson R.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho trata do problema da estabilização global de sistemas lineares com saturação nos atuadores. A estabilização global é obtida por meio de uma estratégia de escalonamento de ganho, aplicada a uma lei de controle parametrizada construída a partir de uma família de soluções da equação de Riccati (ARE). O algoritmo de escalonamento é guiado pela magnitude do sinal de controle e reduz a conservatividade de algoritmos similares existentes. Diversas propriedades deste algoritmo são discutidas relativamente a sua funcionalidade, parâmetros de projeto, aspectos de implementação e potencialidades. São incluídos resultados de simulação para um estudo de caso ilustrando as principais propriedades do algoritmo e o desempenho geral do sistema em malha fechada.

    Abstract in English:

    This paper deals with the global stabilization problem of linear systems with saturating actuators. Global stabilization is achieved by scheduling a parameterized control law constructed from a parameterized solution of the algebraic Riccati Equation (ARE). The scheduling algorithm is guided by the magnitude of the control signal and reduces conservativeness of similar existing schemes. Several important properties of this algorithm regarding its functionality, design parameters, implementation issues, and capabilities are discussed. Simulation results for a case study are included illustrating the main features of the control scheme and the overall performance of the closed loop system.
  • Projeto e estudo de caso da implementação de um sistema de controle nebuloso Sistemas Inteligentes

    Coelho, Leandro dos Santos; Almeida, Otacílio da M.; Coelho, Antonio Augusto R.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta o projeto de um sistema de controle nebuloso aplicado a um processo não-linear multivariável e o panorama do estado da arte da aplicação de sistemas de controle na indústria. O artigo está dividido em duas partes. Inicialmente é apresentado o projeto de um sistema de controle nebuloso aplicado ao processo balanço horizontal, um protótipo em escala de laboratório com dois ventiladores acionados por dois motores DC. A seguir, uma visão geral de aspectos de projeto e características de aplicações industriais de controladores nebulosos são apresentadas.

    Abstract in English:

    This paper presents the design of a fuzzy control system applied to a multivariable nonlinear process and the state of art of fuzzy control applications in the industrial environment. The paper is divided in two parts. Initially the fuzzy control design is assessed on a horizontal balance process, a prototype in laboratory scale, with two propellers driven by two DC motors. An overview of design aspects and characteristics of industrial applications of fuzzy controllers is also included.
  • Controle de robôs manipuladores em modo dual adaptativo/robusto Robótica

    Pazos, Fernando A.; Hsu, Liu

    Abstract in Portuguese:

    Considera-se o problema de rastreamento de trajetórias para robôs manipuladores com parâmetros físicos incertos e sob a ação de distúrbios de amplitude limitada. Descreve-se um algoritmo de controle de modo dual adaptativo/robusto que garante desempenho transitório exponencial com relação a um domínio residual arbitrariamente pequeno e com atenuação arbitrária de distúrbios. Na ausência destes, o controlador mostra-se capaz de rastrear assintoticamente a trajetória desejada.

    Abstract in English:

    We consider the trajectory tracking problem for robot manipulators with unknown physical parameters and affected by bounded external disturbances. We present a non linear adaptive tracking controller by dual mode which guarantees exponential transient performance with respect to an arbitrary small residual set, resulting in arbitrary disturbance attenuation. If the disturbances vanish the controller achieves asymptotic tracking of the desired trajectory.
  • Sistema de acionamento com motor de indução orientado indiretamente pelo campo com adaptação MRAC da velocidade Eletrônica De Potência

    Jacobina, Cursino Brandão; Ribeiro, Luiz Antônio de Souza; Melo Filho, José Bione de; Salvadori, Fabiano; Lima, Antonio Marcus Nogueira

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo investiga o uso da estratégia de controle adaptativo do tipo modelo de referência para sistemas de acionamentos de motores de indução com o controle orientado indiretamente pelo campo. O esquema proposto não requer o uso de nenhum sensor eletromecânico e é praticamente independente da constante de tempo rotórica. Por exemplo, este esquema é bem adequado para aplicações onde não há controle de velocidade, mas é necessário manter o controle com orientação indireta pelo campo sintonizado para se obter controle de conjugado com alto desempenho. A sensibilidade paramétrica do esquema de controle à variações em r s e sigmal s também é investigada no artigo. Os resultados experimentais apresentados demonstram o perfeito funcionamento do esquema proposto.

    Abstract in English:

    This paper investigates the use of the model reference control strategy for induction motor drive systems based on indirect field oriented control principles. The proposed control scheme does not require the use of any electromechanical sensor and is fairly independent of the rotor time constant. For example, this scheme is well suited for applications where there is no speed control but it is required to keep the indirect field oriented controller permanently tuned to obtain a high performance torque control. The parameter sensitivity of the control scheme to changes in r s and sigmal s is also investigated in this paper. Experimental results are presented and demonstrate the correctness and feasibility of the proposed methodology.
  • Conversores de freqüencia VSI-PWM submetidos a afundamentos temporários de tensão ("voltage sags") Eletrônica De Potência

    Leão, Paulo C. A.; Oliveira, José C. de; Rodrigues, Kleiber D.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo tem por objetivo analisar a interdependência entre a operação de conversores de freqüência tipo VSI-PWM e uma das manifestações mais comuns para a perda de qualidade de um suprimento elétrico, qual seja, a ocorrência do fenômeno denominado por afundamento temporário de tensão ou "voltage sag". São apresentados resultados de simulações, realizadas no Simulador Saber, de um sistema típico submetido a afundamentos de tensões simétricos e assimétricos. Resultados de ensaios em laboratório também são fornecidos com vistas à validação dos resultados computacionais. Aspectos relacionados com a capacidade "ride-through" dos conversores e correspondentes arranjos de proteção são também considerados.

    Abstract in English:

    This paper aims at analyzing the relationship between VSI-PWM frequency converters behavior and a very common type of power quality disturbance, i.e. the well known voltage sag effect. By using a proper model into the Saber Simulator, simulation results for a typical system under symmetrical and asymmetrical sag phenomenon conditions are shown. Experimental results are also given in order to validate the computational behaviour. The converter ride-through capability as well as the protection units interaction are also included into the analysis.
  • Um modelo diferencial para histerese magnética: representação algébrica recursiva Eletrônica De Potência

    Almeida, Luiz Alberto L. de; Deep, Gurdip S.; Lima, Antonio Marcus N.; Neff, Helmut

    Abstract in Portuguese:

    Os modelos de Jiles e Preisach são os modelos macroscópicos de histerese magnética mais utilizados atualmente. Quando incorporados em programas de computador para auxílio a projeto e análise (CAD), estes modelos requerem métodos numéricos que impõem uma certa carga computacional no cálculo da histerese. Muitas aplicações de análise são sensíveis a esta carga computacional, em especial a combinação do método de elementos finitos com a histerese magnética. Para analisar dispositivos reais utilizando estas ferramentas CAD, é necessário que o modelo seja ajustado aos dados experimentais. Para os modelos de Jiles e Preisach, os procedimentos disponíveis para determinação dos parâmetros, a partir de dados experimentais, são trabalhosos. Neste artigo é proposto um modelo algébrico simples para descrever a histerese magnética. Com apenas quatro parâmetros, este modelo possui baixa carga computacional e complexidade matemática reduzida, permitindo assim uma implementação numérica de execucão rápida e procedimento simples de estimação de parâmetros. O modelo proposto é também apresentado na sua forma diferencial e uma comparação entre a estrutura matemática do mesmo e as correspondentes estruturas dos modelos de Jiles e Preisach é descrita. Resultados de simulação são apresentados e o desempenho do modelo é discutido em termos da capacidade do mesmo em representar não-linearidades comuns da histerese magnética. Um script MATLAB para implementação numérica do modelo, descrevendo a histerese magnética em ferrites de potência tipo MnZn é apresentado.

    Abstract in English:

    The usually employed macroscopic models for magnetic hysteresis are the Jiles and the Preisach models. When incorporated in computer-aided design tools (CAD) for electromagnetic analysis, these models require numerical approximation methods that impose a certain computational burden in the hysteresis calculations. Many analysis applications are very sensitive to this burden, particularly the combination of magnetic hysteresis with finite element method. Further, to analyze real devices using these CAD tools, it is necessary to first adjust the model to experimental data. For these models, the available parameter determination procedures require many steps to correctly fit the model to experimental data. This paper introduces a simple algebraic model to describe magnetic hysteresis. With only four parameters, it has low computational burden and reduced mathematical complexity, permitting thus a fast numerical implementation and simple parameter estimation procedure. The proposed model is also presented in its differential form, and a comparison of its mathematical structure with those of the Jiles and the Preisach models is described. Simulation results are presented and the model performance is discussed in terms of its capacity to represent common nonlinearities associated with the magnetic hysteresis phenomenon. A MATLAB script for numerical implementation of the model, describing the magnetic hysteresis in a MnZn power ferrite is presented.
  • Uma nova metodologia para fluxos de carga fuzzy Sistemas De Potência

    Lima, Marcelo Murad Pereira; Murari, Carlos Alberto Favarin; Pereira, Marcelo Adorni

    Abstract in Portuguese:

    Durante a elaboração dos modelos para sistemas de energia elétrica, os pesquisadores sempre desejam estar o mais próximo possível da realidade, mas o conhecimento de técnicos e engenheiros tem sido utilizado apenas para a determinação do "pior caso'' (Miranda et alli., 1990) ou dos melhores valores das potências nas barras. Poucas aplicações têm sido propostas para processar informações do tipo "a tensão na barra k está alta''. Esta pesquisa utiliza números nebulosos (forma de sino) para representar variáveis imprecisas e apresenta métodos de fluxo de carga fuzzy que fornecem melhores resultados quando comparados com outros métodos e que podem ser interpretados através de termos lingüisticos.

    Abstract in English:

    During the elaboration of power system models, researchers always want to be as near as possible to reality, but the technical knowledge has been used only to determine the "worst-case'' (Miranda et alli., 1990) or the best power value for the busbars. A few number of applications have been proposed to deal with information like "the voltage at node k is high''. This paper uses fuzzy numbers (bell shape) to represent imprecise variables and presents methods of fuzzy load flow that provide better results when compared with others and the results can also be interpreted through linguistic terms.
  • A new efficient nonlinear programming based method for branch overload elimination

    Abrantes, Heder D.; Castro, Carlos A.

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo é proposto um método simples e eficiente para eliminar sobrecargas em ramos de redes elétricas de potência. Essas sobrecargas são eliminadas através de ações de controle corretivo que são definidas através do uso de um método preciso e eficiente de programação não-linear. Redespacho da geração e corte de carga são os principais controle utilizados. A idéia de otimização local adaptativa é introduzida. O cálculo dos redespachos de geração utilizando a otimização local adaptativa é realizado de maneira muito eficiente. O corte de carga é utilizado como última alternativa, nas situações em que o redespacho da geração não é mais possível. Heurísticas são acrescentadas a fim de tornar o procedimento computacional mais rápido e de levar em conta alguns aspectos práticos da operação de redes elétricas de potência. Um procedimento especial é executado no caso de situações críticas, em que ações de controle de emergência são realizadas. A idéia geral do método é fazer com que o novo ponto de operação segura esteja o mais próximo possível de ponto de operação original, além de minimizar o montante de corte de carga. O método proposto pode ser uma ferramenta útil para estudos de planejamento, análise de segurança e avaliação da confiabilidade de sistemas de potência. Foram realizadas simulações para várias redes, incluíndo redes teste de pequeno porte e redes de grande porte reais, a fim de mostrar a eficácia do método proposto.

    Abstract in English:

    A simple and efficient method for eliminating branch overloads in power systems is presented in this paper. The overloads are eliminated by corrective control actions, which are defined through the use of an efficient and accurate nonlinear programming method. Generation rescheduling (GR) and load shedding (LS) are the main controls used. The idea of adaptative local optimization (ALO) is introduced. The computation of appropriate GR using ALO becomes a very efficient process. LS is used as a last resort, when further GR is no longer possible. Heuristics are added in order to speed up the computation process and to take into account some practical aspects of power systems operation into it. A special procedure is carried out in case of critical situations, where emergency control actions are defined. The method's general idea is to keep the new secure operating point as close as possible to the original one, while minimizing the amount of LS. The method can be a helpful tool for operation planning studies, security analysis and reliability evaluation of power systems. Simulations have been carried out for small test to large real life systems in order to show the efectiveness of the proposed method.
  • Filtros adaptativos IFIR: modelagem via restrições lineares Processamento De Sinais

    Tobias, Orlando J.; Seara, Rui

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo propõe um modelo analítico para descrever o comportamento do valor médio dos coeficientes de uma estrutura adaptativa FIR interpolada. O algoritmo de adaptação utilizado é o LMS filtrado restrito, derivado do algoritmo LMS clássico. Como o filtro FIR interpolado emprega uma estrutura de interpolação em cascata com o filtro adaptativo, certas hipóteses assumidas para o caso do LMS clássico já não podem mais ser aplicadas para essa particular topologia, devendo-se necessariamente usar outras considerações e aproximações. O modelo proposto é obtido sem considerar a teoria da independência, que é uma hipótese simplificativa bastante utilizada para a análise do LMS clássico. Baseando-se na topologia do filtro adaptativo interpolado, é também desenvolvida uma análise utilizando restrições lineares. Resultados de simulações comprovam a qualidade do modelo proposto, quando comparados aos modelos disponíveis na literatura.

    Abstract in English:

    This paper proposes an analytical model for describing the mean weight behavior of an adaptive interpolated FIR structure. The adaptive algorithm is the constrained filtered LMS, which is derived from the classical LMS algorithm. Since the interpolated FIR filter makes use of an interpolating structure cascaded with the adaptive filter, some assumptions used for the classical LMS can no longer be applied. The proposed model is obtained without considering the independence theory, which is a commonly used hypothesis to simplify the classical LMS analysis. In addition, by considering the adaptive interpolated filter topology a constrained analysis is introduced. Simulation results demonstrate the quality of the proposed model as compared to the ones available in the literature.
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