Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 15, Issue: 2, Published: 2004
  • Identificação não-linear caixa-cinza: uma revisão e novos resultados Identificação De Sistemas

    Corrêa, Marcelo V.; Aguirre, Luis A.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma breve revisão da literatura enfocando recentes desenvolvimentos na área de identificação caixa-cinza. Os diversos métodos são agrupados dependendo de como a informação auxiliar é utilizada no processo de identificação. Discutem-se propriedades da representação NARMAX (nonlinear autoregressive moving average model with exogenous inputs) polinomial aplicando-se identificação caixa-cinza. Mecanismos de utilização de informação auxiliar na seleção de estrutura e na estimação de parâmetros de modelos NARMAX polinomiais são discutidos e ilustrados usando dois exemplos numéricos, um simulado e outro com dados medidos. Em ambos os casos obtêm-se modelos via procedimentos caixa-preta e caixa-cinza. As características dos modelos assim obtidos são comparadas de forma a ilustrar aspectos importantes da identificação caixa-cinza.

    Abstract in English:

    This paper presents a review of recent developments about gray-box identification. Different procedures are grouped based on how they handle auxiliary information in the identification process. Properties of NARMAX (nonlinear autoregressive moving average model with exogenous inputs) polynomial models applied in gray-box identification are presented. This paper discusses how to use auxiliary information about the process static function in order to aid in the model structure selection and parameter estimation. Such ideas are illustrated by means of two numerical examples, one simulated and one that uses real data. In both examples black-box and gray-box models are obtained and compared in order to highlight the main features of gray-box identification.
  • Alocação robusta de pólos através de realimentação de estados dependente de parâmetros Sistemas Lineares

    Leite, Valter Júnior de Souza; Montagner, Vinícius Foletto; Peres, Pedro Luis Dias

    Abstract in Portuguese:

    Uma condição suficiente para a existência de uma realimentação de estados robusta dependente de parâmetros é apresentada neste trabalho. A condição é verificada através do teste de factibilidade de um conjunto de desigualdades matriciais lineares. A realimentação obtida garante ainda a alocação robusta dos pólos de malha fechada de sistemas lineares incertos em uma região circular do plano complexo, através da existência de uma função de Lyapunov dependente de parâmetros. Exemplos ilustram os resultados.

    Abstract in English:

    A sufficient condition for the existence of a robust parameter dependent state feedback gain is presented. This condition is formulated as a feasibility test of a set of linear matrix inequalities. Moreover, the feedback gain assures to the uncertain closed-loop system a robust pole location inside a prespecified circular region in the complex plane, by means of a parameter dependent Lyapunov function. Examples illustrate the results.
  • A hybrid Petri net modeling approach for HVAC systems in intelligent buildings

    Villani, Emilia; Miyagi, Paulo Eigi

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho propõem uma nova metodologia para modelagem de sistemas de ar condicionado em Edifícios Inteligentes. Para possibilitar a integração com outros sistemas do edifício, o sistema de ar condicionado é caracterizado como híbrido. A metodologia proposta consistem em uma abordagem do tipo top-down baseada em redes de Petri. A partir de um modelo abstrato construído usando Production Flow Schema, modelos baseados em redes de Petri são obtidos através de detalhamentos sucessivos. A parte discreta é modelada usando redes de Petri Lugar-Transição e a parte contínua é modelada usando sistemas de equações diferenciais. A interface entre as duas partes é realizada pelas redes de Petri Predicado Transição Diferenciais.

    Abstract in English:

    In this work, a novel hybrid modeling approach for HVAC control system design in Intelligent Buildings is introduced. In order to achieve building system integration, a characterization of HVAC system as hybrid is required. The proposed approach is a top-down modeling method based on Petri net. Starting from abstract models designed using the Production Flow Schema, Petri net based models are built by successive refinements. The discrete part of the system is modeled using Place-Transition Petri nets and the continuous part is modeled using differential equation systems. The interface between these two parts is provided by Differential Predicate Transition Petri nets.
  • O controle em cascata de sistemas pneumáticos de posicionamento Robótica

    Guenther, Raul; Perondi, Eduardo André

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho trata do controle dos sistemas pneumáticos de posicionamento e propõe uma estratégia em cascata que possibilita superação de diversos obstáculos inerentes ao seguimento preciso de trajetórias com estes sistemas. A convergência exponencial dos erros de seguimento em malha fechada no caso ideal é demonstrada utilizando o método de Lyapunov. Apresentam-se também as propriedades de robustez da malha fechada. Uma implementação experimental atesta a eficácia da estratégia.

    Abstract in English:

    This work deals with the control of pneumatic positioning systems and propose a cascade strategy that alow us to overcome several obstacles to the trajectory tracking in pneumatic systems. The exponential convergence of the closed loop trajectory tracking errors in the ideal case is demonstrated using Lyapunov's method. The robustness properties of the closed loop system are also presented. An experimental implementation attests the effectiveness of this strategy.
  • A new ZCZVT commutation cell for PWM DC-AC converters

    Stein, C. M. de O.; Hey, H. L.; Pinheiro, J. R.; Pinheiro, H.; Gründling, H. A.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo propõe um novo circuito auxiliar para inversores PWM que permite que a entrada em condução e o bloqueio das chaves principais ocorram com corrente e tensão nulas. A entrada em condução das chaves principais com corrente nula reduz os efeitos indesejados referentes às indutâncias intrínsecas do circuito. Uma vez que o circuito auxiliar controla o di/dt e o dv/dt, as perdas de recuperação reversa dos diodos principais são minimizadas. A célula de comutação ZCZVT, ativada somente durante as comutações, é localizada fora do caminho principal do fluxo de potência. Adicionalmente, as chaves auxiliares comutam em ZCS e usam o mesmo sinal de terra das chaves principais superiores. Devido à ação do circuito auxiliar, as perdas de comutação são praticamente eliminadas. A operação com comutações suaves é garantida para toda a faixa de carga sem mudanças na estratégia de comando. A operação de um inversor ponte-completa ZCZVT PWM é analizada e, baseado nesta análise, é proposto um procedimento de projeto do circuito auxiliar. Para demonstrar a viabilidade do circuito de comutação proposto, são apresentados resultados experimentais obtidos em um protótipo.

    Abstract in English:

    This paper proposes a new auxiliary commutation cell for PWM inverters that allows the main switches to be turned on and off at zero voltage and zero current. The main switches zero current turn-on reduces the undesired effects of parasitic inductances related to the circuit layout. The main diodes reverse recovery losses are minimized since di/dt and dv/dt are controlled. The ZCZVT commutation cell is located out of the main power path of the converters and is activated only during switching transitions. Additionally, the auxiliary switches are turned on and off at ZCS and use the same ground signals of the upper main switches. The commutation losses are practically reduced to zero. Soft switching operation is guaranteed for full load range without changes in command strategy. The operation of the ZCZVT PWM full-bridge DC-AC Converter is analyzed and an auxiliary commutation cell design procedure based on the analysis is proposed. Experimental results are presented to demonstrate the feasibility of the proposed commutation cell.
  • Variable speed synchronous condenser using doubly-fed induction machine

    Ferreira, Antonio Carlos; Souza, Luciano Moraes de; Watanabe, Edson H.

    Abstract in Portuguese:

    A máquina de indução de rotor bobinado (MIRB) apresenta características que a tornam atrativa para aplicação em sistemas de armazenamento cinético de energia. Quando operando no modo de dupla alimentação, com o rotor sendo alimentado por um conversor eletrônico de potência, a MIRB se comoprta como uma máquina síncrona, com a diferença de poder operar com velocidade variável e apresentar um maior amortecimento quando submetida a distúrbios. O fato do conversor precisar processar apenas parte da potência total do sistema favorece sua aplicação em níveis de potência mais elevados. Este artigo analisa a aplicação da Máquina de Indução Duplamente Alimentada como um compensador controlável de potências ativa e reativa. Os resultados, experimentais e de simulação, apresentados, indicam que este sistema pode ser usado no controle de tensão e no balanço de potência em um sistema elétrico.

    Abstract in English:

    The wound rotor induction machine (WRIM) presents characteristics that make it attractive as an energy storage system where the energy is stored as kinetic energy in the rotor moving parts. When operating in the doubly fed mode (DFIM), with the rotor fed by a variable frequency power converter, the WRIM behaves as a synchronous machine, differing from the latter in the variable speed operation and larger dumping effect when subjected to disturbances. As the converter only needs to be designed to handle a fraction of the total power, the system can be used at a high level of power. This paper presents the analysis of a Doubly Fed Induction Machine (DFIM) used as a controlled active and reactive power compensator. The simulation and experimental results obtained show that this system can be used for voltage control in a power system as well as load-leveling device.
  • Effects of magnetic saturation on induction machines driven by static converters

    Andrade, Darizon A. de; Freitas, Marcos A. A. de; Neto, Luciano M.; Paula, Hélder de; Domingos, José L.

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho são analisados os efeitos da saturação magnética na operação de motores de indução, quando acionados por conversores estáticos. Para estudos de simulação um modelo matemático baseado em funções harmônicas magnéticas é utilizado para levar em conta a saturação. Observa-se que distorções no fluxo de entreferro devido às características magnéticas não lineares resultam em harmônicos espaciais na distribuição da densidade de fluxo resultante. Estes por sua vez, causam distorções nas grandezas temporais de estator e rotor, diferentes daquelas devido ao conversor estático. A operação do motor em condições de saturação é analisada para conversores de seis pulsos e PWM senoidal. A comparação dos resultados experimentais com os simulados mostrou ótima concordância.

    Abstract in English:

    The effects of magnetic saturation on the operation of induction motors driven by static converters are analyzed. A mathematical model based on magnetic harmonic functions is used to account for saturation. Distortions on the air gap flux due to non-linear magnetic characteristics lead to appearance of space harmonics in the resultant flux density distribution. This causes specific distortions in stator and rotor time quantities, which are different from those due to static converter. Operation with six pulse and sinusoidal PWM converters under saturated conditions is considered. Comparisons of experimental and simulated results are presented and found to be in very good agreement.
  • Uma metodologia de projeto generalizada para inversores multiníveis híbridos Eletrônica De Potência

    Rech, Cassiano; Gründling, Hilton A.; Hey, Hélio L.; Pinheiro, Humberto; Pinheiro, José R.

    Abstract in Portuguese:

    A utilização de inversores multiníveis híbridos possibilita reduzir o número de inversores conectados em série para um determinado número de níveis, minimizar a THD da tensão de saída e, conseqüentemente, reduzir ou até mesmo eliminar o filtro de saída. Desta forma, este artigo realiza uma análise detalhada e propõe uma metodologia de projeto generalizada para inversores multiníveis híbridos. Com a metodologia de projeto proposta pode-se definir o número de módulos conectados em série, o valor da fonte de tensão de cada módulo, a fim de minimizar a energia circulante entre os inversores conectados em série, e também a freqüência de comutação do módulo de menor potência.

    Abstract in English:

    With the use of hybrid multilevel inverters it is possible to reduce the number of series-connected cells for a given number of levels, to minimize the THD of the output voltage and, consequently, to reduce or even eliminate the output filter. Therefore, this paper develops a detailed analysis and proposes a generalized design methodology for hybrid multilevel inverters. With the proposed design methodology it is possible to define the number of series-connected cells, the value of the DC voltage source of each cell, to minimize the circulating energy among the series-connected inverters, and the switching frequency of the lowest power cell.
  • Modelagem e simulação de cargas residencias termostáticas para a recomposição do sistema elétrico a partir de uma abordagem orientada de objetos Sistemas De Potência

    Mota, Lia Toledo Moreira; Mota, Alexandre de Assis; França, André L. Morelato

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho trata da modelagem da carga no processo de recomposição do sistema de energia elétrica após a ocorrência de blecautes. Em especial, é analisado o comportamento de cargas residenciais termostáticas, que são as principais responsáveis pelo aumento da demanda pós-perturbação, e cujo conhecimento é essencial na recomposição do sistema. A modelagem é construída a partir de técnicas de programação orientada a objetos que valoriza a modelagem física dos equipamentos elétricos residenciais através da implementação de um número reduzido de classes correspondentes aos equipamentos termostáticos. A agregação das cargas é também realizada usando a mesma filosofia, a partir da definição hierárquica dos componentes de uma subestação de distribuição típica, como alimentadores e residênciais.

    Abstract in English:

    This work is about load modeling in power system restoration after blackouts. The behaviour of residential thermostatically controlled loads is analyzed, since they are the main responsible for the growth of demand after reenergization. Load modeling is implemented using Oriented Object Programming (OOP). OOP techniques take advantage of physical modeling of residential thermostatically controlled equipment and use a reduced number of classes to represent them. Load aggregation is also implemented using "residence" and "feeder" classes in an hierarquical structure.
  • Diagnóstico de faltas em sistemas de potência: definição do problema e abordagens via inteligência artificial Sistemas De Potência

    Cardoso Jr, Ghendy; Rolim, Jacqueline G; Zürn, Hans Helmut

    Abstract in Portuguese:

    O constante aumento na demanda, sem o correspondente aumento na capacidade de geração e transmissão de energia elétrica, tem levado os sistemas de potência a operarem cada vez mais próximos dos seus limites. Este fato torna imprescindível o uso de ferramentas de apoio à operação, capazes de aumentar a confiabilidade do sistema, reduzindo o número e/ou duração de paradas não programadas das instalações. Na tentativa de reduzir a duração das interrupções, têm sido publicados trabalhos envolvendo ferramentas desenvolvidas para uso na operação em tempo real, com a finalidade de dar apoio ao diagnóstico de faltas. Tais ferramentas seriam empregadas após contingências com desligamentos definitivos, antes de dar início ao processo de recomposição da rede. Este artigo discute aspectos importantes do diagnóstico de faltas e as técnicas mais utilizadas para modelar e tratar este problema.

    Abstract in English:

    Due to the continuous increase in energy demand, without the corresponding investment in generation and transmission capacity, power systems have been operating close to their limits. Thus, the use of tools for supporting the operation is essential in order to increase reliability, reducing the number and/or duration of non-programmable interruptions, optimizing the use of assets. Aiming to reduce the duration of interruptions, several research works have been published describing tools developed to support the fault diagnosis task. These tools would be used during real time operation, after contingencies with definitive interruptions before starting the restoration process. This paper discusses important aspects of the fault diagnosis problem and the techniques more frequently employed to model and tackle this problem.
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