Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 14, Issue: 2, Published: 2003
  • Identificação genética de modelos por pólos e zeros baseada no compromisso entre os erros de polarização e variância Sistemas Inteligentes

    Arruda, L.V.R.; Fávaro, Sílvio; Neves-Jr., F.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho propõem um algoritmo genético aplicado ao problema de identificação de plantas não-lineares, de fase não-mínima ou plantas lineares de ordem superior. O algoritmo proposto tem como objetivo encontrar um modelo linear na forma de pólos e zeros e de ordem reduzida, que melhor represente a planta real, a partir dos sinais de entrada e saída. Uma proposta inovadora para a representação dos indivíduos e função de ''fitness'' foi desenvolvida neste trabalho. Esta função de fitness representa o compromisso entre os erros de polarização e variância do modelo estimado. Já a representação proposta divide o espaço de busca em dois subespaços: um destinado à busca de pólos e zeros de natureza real e outro com a finalidade de se encontrar os pólos e zeros complexos. Resultados de simulação são utilizados para ilustrar o desempenho do estimador genético desenvolvido.

    Abstract in English:

    This work proposes a genetic algorithm (GA) to solve process estimation problems when the real process presents high orders polynomials (complexity model) or non-linearities, non-minimum phase behavior, etc. The algorithm finds the best linear model in the pole and zero form to represent the real plant using its input and output signals. A new chromosome representation was introduced and a new ''fitness'' function based on the tradeoff bias x variance was developed. To validate this genetic estimator, simulations studies were done and the GA performance was compared with one obtained by use of the traditional least square estimation method.
  • Representação e controle de laminadores tandem baseado em funções de sensibilidade obtidos através de redes neurais Sistemas Inteligentes

    Zárate, Luis E.; Helman, Horacio; Gálvez, José M.

    Abstract in Portuguese:

    A modelagem matemática do processo de laminação em tandem envolve expressões não lineares de difíceis soluções analíticas e/ou numéricas. Se o modelo proposto por Alexander (1972), considerado um dos mais completos e o de maior esforço computacional, for considerado para descrever o processo de deformação da tira em cada cadeira, isto dificultaria a aplicação deste modelo em sistemas de controle e supervisão "on-line". Para sobrelevar tal dificuldade, um dos propósitos deste trabalho é a representação da sensibilidade do processo por meio de Redes Neurais Artificiais. A nova representação permite obter o valor da espessura final, de cada cadeira, na forma preditiva eliminando a necessidade de sensores de espessura, normalmente raio-X, que introduzem atrasos de tempos nas malhas de controle. O segundo aspecto deste trabalho é a aplicação de controle preditivo para laminadores tandem com estruturas baseadas em redes neurais artificiais que permitam sobrelevar o retardo de tempo existente nestes processos. Resultados da representatividade do laminador tandem por meio de redes neurais e simulação do controlador proposto são apresentados.

    Abstract in English:

    The mathematical modeling of the tandem mills involves non lineal expressions of difficult analytic and numeric solutions. If the model proposed by Alexander (1972), considered the most complete (with larger effort computational) it be considered to describe the process in each stand, this hinders the application of that model in control and supervision systems "on-line". For resolve such difficulty, in this work a representation of the sensibility of the process by means of Neural networks is presented. The new representation allows to obtain the value of the output thickness, for each stand, in the form predictive, eliminating the need of the sensor of thickness, usually ray-X, that introduce delays in the loops control. Other aspect of this work is the application of predictive control for tandem mills, based in neural networks. Simulation results are presented.
  • Previsão de produção agrícola baseada em regras linguísticas e lógica fuzzy Sistemas Inteligentes

    Vargens, José M.; Tanscheit, Ricardo; Vellasco, Marley M.B.R.

    Abstract in Portuguese:

    Uma boa precisão na estimativa da produção passou a ser significativa na cacauicultura devido à forte diminuição da margem de comercialização nos últimos anos, provocada pela combinação do aumento dos custos da produção e pela queda da cotação internacional do produto final. Este trabalho apresenta um sistema de lógica fuzzy que permite aos fazendeiros fazer uma previsão da sua produção de cacau com mais precisão e simplicidade. O método proposto é de baixo custo quando comparado ao método atualmente empregado e foi projetado para ser parte de um sistema que auxilie no gerenciamento da fazenda. Sua utilização não exige do produtor conhecimento técnico específico e os resultados obtidos até o momento através de simulações são animadores.

    Abstract in English:

    A good precision in forecasting cocoa production has become significant due to the decreasing profit margin cocoa producers have experienced in the past years. This has been caused by increasing production costs and by a reduction in international prices. This work presents a fuzzy logic system that allows farmers to forecast their cocoa production with higher precision and simplicity. The method is less costly than the one currently employed and has been devised to be part of a system that should help farm management. Farmers do not need any specific technical knowledge of the model used and results obtained so far through simulation are encouraging.
  • Sincronismo em redes mestre-escravo com atraso Sistemas Dinâmicos

    Monteiro, Luiz Henrique Alves; Garcia, Paulo Alves; Piqueira, José Roberto Castilho

    Abstract in Portuguese:

    Estuda-se o comportamento dinâmico de redes de telecomunicações síncronas, frente a variações lentas causadas pela degradação dos osciladores que compõem a rede. Esses osciladores são malhas de sincronismo de fase (''phase-locked loops'' - PLLs). Através da Teoria de Sistemas Dinâmicos, analisam-se os comportamentos de um PLL de segunda ordem isolado e desse PLL formando redes mestre-escravo do tipo cadeia simples e do tipo enlace simples. O atraso na propagação do sinal entre os osciladores é levado em consideração. Discute-se a influência dos valores dos parâmetros dos osciladores na existência e na estabilidade da solução síncrona, para redes constituídas de um mestre e um escravo. Na rede cadeia simples, o atraso impede a existência de solução síncrona; na rede enlace simples, tal solução só pode existir quando são iguais os tempos de propagação do sinal do mestre para o escravo e do escravo para o mestre.

    Abstract in English:

    The dynamical behavior of synchronous telecommunication networks under slow changes caused by degradation in the oscillators composing the network is studied. These oscillators are phase-locked loops (PLLs). Through the Dynamical System Theory, the behaviors of a single second-order PLL and of such a PLL connected in master-slave single chain network and master-slave single loop networks are analysed. The delay on signal propagation between the oscillators is taken into account. The influence of the parameter values of the oscillators on the existence and on the stability of the synchronous solution for networks composed by one master and one slave is discussed. In the chain network, the delay forbids the existence of synchronous solution; in the single loop network; such a solution only can exist when the propagation time of the signal from the master to the slave is equal to that from the slave to the master.
  • Reator eletrônico auto-oscilante com controle de intensidade luminosa Eletrônica De Potência

    Seidel, Álysson R.; Bisogno, Fábio E.; Pinheiro, Humberto; Prado, Ricardo N.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta um reator eletrônico auto-oscilante com variação de intensidade luminosa de lâmpadas fluorescentes. Uma simples alteração no circuito de comando permite controlar a intensidade luminosa da lâmpada sem comprometer as características do reator que são sua simplicidade, confiabilidade e baixo custo. É feita uma análise qualitativa do reator eletrônico auto-oscilante com variação de intensidade luminosa. Além disso, faz-se a análise de estabilidade e são obtidas equações de projeto derivadas de métodos como função descritiva e o critério estendido de estabilidade de Nyquist. Resultados experimentais são apresentados no intuito de demonstrar e validar a análise realizada.

    Abstract in English:

    This paper presents a simple alternative of electronic ballast operating in self-sustained oscillating mode with dimming capability for fluorescent lamps. A simple modification in the gate driver circuit allows the lamp to dim without compromising the simplicity, reliability, and low cost which characterize the self-oscillating electronic ballast. A qualitative analysis is presented to explain the behavior of the proposed self-oscillating electronic ballast with dimming feature. In addition the stability and the key equations for the design are derived using the extended Nyquist criterion and describing function method. Experimental results are presented to demonstrate the performance and to validate the analysis carried out.
  • O emprego de redes neurais artificiais na detecção, classificação e localização de faltas em linhas de transmissão Sistemas De Potência

    Oleskovicz, M.; Coury, D. V.; Aggarwal, R. K.

    Abstract in Portuguese:

    Este estudo traz como objetivo a implementação de um sistema de proteção aplicando-se a teoria de Redes Neurais Artificiais (RNAs) como um classificador de padrões. As redes neurais adquirem o conhecimento para a detecção, classificação e localização da falta frente às diferentes situações apresentadas sobre o sistema e foram implementadas através da aplicação do software NeuralWorks. As arquiteturas de RNAs empregam os valores amostrados das tensões e correntes trifásicas de pré e de pós-falta tanto para o processo de treinamento como para o de testes. O software ATP (ATERNATIVE Transients Program, 1987) é utilizado para gerar os dados referentes à linha de transmissão (440 kV) em condições de falta para ambos os processos (treinamento e teste). Os resultados obtidos mostram que o desempenho global das arquiteturas de RNAs implementadas são altamente satisfatórios para a detecção, classificação e localização de situações faltosas em um sistema de transmissão. De todos os casos considerados na fase de teste, as saídas apresentadas pelas arquiteturas mostram uma convergência rápida para os níveis requeridos após a ocorrência da falta.

    Abstract in English:

    This study has as objective the application of Artificial Neural Networks (ANNs) theory as pattern classifiers. The implemented neural networks acquire knowledge for the detection, classification and localization of the fault facing different network conditions. The neural networks were implemented using NeuralWorks software. In this approach the three-phase voltage and current pre and post-fault values were utilized as inputs, for training and test purposes. The Alternative Transients Program (ATP) software was used to generate data for the transmission line (440 kV) in a faulted condition, both for the purposes of training and tests. The results obtained showed that the global performance of the ANN architectures is highly satisfactory for fault detection, classification and localization purposes. Considering all the studied cases, the ANN outputs converged to the correct levels very rapidly after fault occurrence.
  • Determinação do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência utilizando o fluxo de carga desacoplado rápido parametrizado Sistemas De Potência

    Alves, D.A.; Silva, L.C.P. da; Castro, C. A.; Costa, V.F. da

    Abstract in Portuguese:

    Os métodos de fluxo de carga por Newton-Raphson e fluxo de carga desacoplado rápido convencionais são considerados inadequados para a obtenção do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência, devido à problemas de mal-condicionamento neste ponto crítico e na sua vizinhança. Neste ponto a matriz Jacobiana do método de Newton-Raphson torna-se singular e considera-se que não são mais válidas as hipóteses de desacoplamento P-V e Q-teta utilizadas para a formulação do método fluxo de carga desacoplado rápido. No entanto, mostra-se neste trabalho, que com pequenas modificações, as versões XB e BX do fluxo de carga desacoplado rápido tornam-se adequadas para a obtenção do ponto de máximo carregamento. Estas novas versões modificadas são comparadas entre si com o intuito de explicitar suas características, assim como da influência da atuação dos limites de geração de potência reativa e de tap's de transformadores. Os resultados obtidos para os sistemas testes do IEEE (14, 30, 57 e 118 barras) mostram que as características de convergência das versões originais são preservadas. Além disso, durante o traçado das curvas PV, os diversos métodos podem ser comutados entre si possibilitando o cálculo de todos os pontos da curva com um número reduzido de iterações.

    Abstract in English:

    The conventional Newton and fast decoupled load flow methods are considered to be inadequate to obtain the maximum loading point due to ill-conditioning problems at and near this critical point. At this point the Jacobian matrix of the Newton-Raphson method becomes singular, and it is believed that the P-V and Q-theta decoupling assumptions made for the fast decoupled load flow formulation no longer apply. However, as shown in this paper, with small modifications the fast decoupled load flow versions (XB and BX) become adequate for the computation of the maximum loading point. These new modified versions are compared to each other with the purpose of pointing out their features, as well as the influence of reactive power and transformer tap limits. The results obtained for the IEEE systems (14, 30, 57 and 118 buses) show that the convergence characteristics of the conventional versions are preserved. In addition, it is shown that these methods can be switched during the tracing process in order to efficiently determine all the PV curve points with few iterations.
  • Identificação de erros de topologia via multiplicadores de Lagrange normalizados e testes de hipóteses Sistemas De Potência

    Lourenço, Elizete Maria; Costa, Antonio Simões

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo desenvolve uma metodologia baseada em testes de hipóteses a ser associada à técnica de identificação de erros topológicos via multiplicadores de Lagrange normalizados recentemente proposta na literatura. O principal objetivo é eliminar a necessidade de re-estimação de estados a cada nova configuração a ser testada, requerida pelo método citado. As hipóteses são definidas pelos status dos disjuntores suspeitos de terem sido erroneamente modelados. Os testes de hipóteses propostos aplicam o teorema de Bayes de modo a obter como resultado probabilidades condicionais para as hipóteses. A partir destas, é possível identificar a correta configuração da rede.

    Abstract in English:

    This paper proposes the use of hypothesis testing for topology error identification based on normalized Lagrange multipliers. The main objective is to avoid state re-estimations that would be otherwise required for each possible set of suspect breaker statuses. The hypotheses are defined in terms of the set of circuit breakers whose statuses are under suspicion. The proposed hypothesis testing procedure relies on Bayes' theorem to compute the conditional probabilities for the hypotheses, which are then used to identify the correct network topology.
  • Um esquema completo para proteção rápida de linhas de transmissão com o uso de equações diferenciais Sistemas De Potência

    Macêdo, R. A.; Coury, D. V.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo completo para a proteção de linhas de transmissão, incluindo detecção, classificação e localização de faltas. A localização de faltas consiste na identificação da zona de proteção em que a falta ocorreu e é baseada na modelagem do sistema por meio de equações diferenciais, formuladas através dos parâmetros resistência e indutância da linha de transmissão a ser protegida. Nesta abordagem, não é necessário que as entradas do algoritmo sejam puramente senoidais, admitindo-se a presença do componente CC presente na falta como parte da solução do problema. Foi utilizado o software ATP - ''Alternative Transiente Program'' para a modelagem do sistema elétrico estudado e a obtenção do conjunto de dados para análise e testes. Com relação ao uso direto das equações diferenciais na localização da falta, foi aplicada uma filtragem adicional às respostas do algoritmo, proporcionando-se um diagnóstico mais rápido das estimativas por meio de um filtro de mediana de 5ª ordem. Para todos os tipos de faltas testados, a detecção, classificação e a estimativa da localização da falta, com o uso do referido filtro, mostraram-se satisfatórias para a finalidade de proteção, convergindo em menos de um ciclo e meio de pós-falta, após a filtragem das estimativas, imprimindo uma velocidade de resposta para os relés digitais.

    Abstract in English:

    This paper presents a complete scheme for protection of transmission lines, including fault detection, fault classification as well as fault location. The fault location module utilizes the modeling of transmission lines through their differential equations. The differential equation for the line is solved having its resistence and inductance as parameters. In this approach there is no need for the algorithm inputs to be pure sinusoidal waves, allowing the presence of harmonics and DC component in the line as part of the solution to the problem. The software ATP was utilized for the modeling of the eletric system under study as well as for data collecting for analysis and test. The direct use of the differential equation do not give an acceptable estimation as far as digital relays are concerned because they have convergence times over two cycles. In this sense, a 5th order median filter was utilized, providing faster diagnosis for the fault location estimation. For the fault types tested, the estimation for the fault location utilizing line parameters has shown itself highly satisfactory for protection purposes. This work has shown that the algorithm outputs converge in less than one and a half cycles after the fault occurrence, presenting a much faster response for digital relays.
  • Projeto de banco de filtros para estruturas adaptativas em subbandas Processamento De Sinais

    Petraglia, Mariane R.; Batalheiro, Paulo B.

    Abstract in Portuguese:

    Em filtragem adaptativa, freqüentemente são propostas novas estruturas e novos algoritmos que visam a acelerar a convergência e/ou dimimuir a complexidade computacional, principalmente em aplicações que requerem o uso de um número elevado de coeficientes adaptativos. Neste sentido estruturas de filtragem adaptativa em subbandas vêm ganhando destaque pela possibilidade de se fazer a filtragem e a adaptação em uma taxa de amostragem mais baixa do que a do sinal de entrada. Recentemente, novas estruturas adaptativas em subbandas capazes de modelar exatamente qualquer sistema de resposta ao impulso finita foram propostas. Neste trabalho, as propriedades de duas destas estruturas são investigadas: na primeira, composta de um banco de análise e de filtros esparsos, não há modificação da taxa de amostragem dos sinais, enquanto que na segunda, os sinais de saída do banco de análise são criticamente sub-amostrados. Procedimentos de otimização são propostos com o objetivo de selecionar os coeficientes dos bancos de filtros que resultem em uma redu cão do erro quadrático médio (MSE) e/ou na acelera cão da taxa de convergência dos algoritmos adaptativos.

    Abstract in English:

    In adaptive filtering, new structures and algorithms are frequently proposed with the objective of increasing the convergence speed and/or reducing the computational complexity of the conventional algorithms, mainly for applications which require a large number of adaptive coefficients. In such applications, adaptive subband structures are especially atractive since the adaptation and filtering are performed at a reduced sampling rate. Recently, new adaptive subband structures were proposed, which are able of modeling exactly any finite impulse response system. In this work the performance properties of two of these structures are investigated: in the first one, composed of an analysis filter bank and sparse subfilters, there is no sampling rate alteration, while in the second one, the ouput signals of the analysis filter bank are maximally decimated. Optimization procedures are proposed to select the filter bank coefficients of such structures, which result in a reduction of the mean-square error (MSE) and/or in an improvement of the convergence behavior of the adaptation algorithms.
  • Biscainho, Luiz W. P.; Diniz, Paulo S. R.; Carvalho, Mauro F. de

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo aborda os efeitos da quantização linear de um sinal de áudio sobre a estimação de seu modelo autorregressivo (AR) pelo método de Mínimos Quadrados (LS). Inicialmente, revisam-se: a descrição estatística do erro de quantização em função do número de bits da representação de um sinal em ponto fixo; a obtenção da estimativa LS do modelo AR para um sinal; e a relação entre as soluções de Erro Quadrático Médio Mínimo (MMSE) para o modelo AR obtidas a partir de sinais ruidoso e não-ruidoso. Examina-se a sensibilidade da localização (em módulo e fase) dos pólos do filtro gerador associado quanto à variação dos parâmetros do modelo. Através da interligação desses tópicos, descreve-se o desvio nos coeficientes do modelo em função do número de bits de representação do sinal modelado, o que permite corrigir o modelo, e explicam-se peculiaridades do desvio nos pólos do filtro gerador.

    Abstract in English:

    This paper addresses the effects of the quantization of an audio signal on the Least-Squares (LS) estimate of its autoregressive (AR) model. First, three topics are reviewed: the statistical description of the quantization error in terms of the number of bits used in fixed-point representation for a signal; the LS estimation of the AR model for a signal; and the relation between Minimum Mean-Square Error (MMSE) solutions for the AR model obtained from noisy and noiseless signals. The sensitivity of the associated generator filter poles localization (expressed by magnitudes and phases) to the deviation of the model parameters is examined. Through the interconnection of these aspects, the deviation of the model coefficients is described in terms of the number of bits used to represent the signal to be modeled, which allows for model correction. Conclusions about peculiarities of the pole deviation of the generator filter are drawn.
  • Conversão DSB/SSB a capacitores chaveados usando transformadores de Hilbert recursivos Processamento De Sinais

    Gomes, José Gabriel R. C.; Petraglia, Antonio

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho é apresentada a implementação completa de um conversor de modulação DSB (double-sideband) para SSB (single-sideband) a capacitores chaveados, usando componentes discretos. Para se conseguir uma modulação SSB eficiente, um Transformador de Hilbert é utilizado. Uma boa faixa dinâmica e sensibilidade baixa ao erros nas razões de capacitâncias são conseguidas pela implementação do Transformador de Hilbert através de circuitos com funções de transferência recursivas do tipo passa-tudo. A taxa de amostragem do sinal SSB pode ser reduzida por um fator igual a 2 (dois) sem perda de informação, reduzindo a complexidade do circuito e o seu consumo de energia. A conversão de DSB para SSB completa é ilustrada pela apresentação de resultados experimentais. Alguns aspectos práticos relacionados à possível implementação monolítica CMOS deste circuito são considerados.

    Abstract in English:

    This work presents the complete implementation of a switched-capacitor double-sideband (DSB) to single-sideband (SSB) converter, using discrete components. In order to obtain efficient SSB modulation, a Hilbert Transformer has been used. The implementation of the Hilbert Transformer through recursive allpass transfer functions allows good dynamic range and low sensitivity to errors on implemented capacitance ratios. The sampling rate of the SSB signal can be halved without loss of information, leading to circuit complexity reduction and savings in power consumption. Experimental results are provided, to verify the complete DSB to SSB conversion. A few practical aspects concerning the possible monolithic CMOS implementation of this circuit are considered.
  • Resenha do livro Resenha De Livro

    Costa, Oswaldo L.V.
Sociedade Brasileira de Automática Secretaria da SBA, FEEC - Unicamp, BLOCO B - LE51, Av. Albert Einstein, 400, Cidade Universitária Zeferino Vaz, Distrito de Barão Geraldo, 13083-852 - Campinas - SP - Brasil, Tel.: (55 19) 3521 3824, Fax: (55 19) 3521 3866 - Campinas - SP - Brazil
E-mail: revista_sba@fee.unicamp.br