Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 15, Issue: 4, Published: 2004
  • Editorial

  • Synthesis of supervisors for time-varying discrete event systems

    Costa, Eduard Montgomery Meira; Lima, Antonio Marcus Nogueira

    Abstract in Portuguese:

    O autômato com temporização variável é introduzido nesse artigo para modelar sistemas a eventos discretos. A estrutura desse autômato é bastante similar à estrutura do autômato (max,+), mas apresentando tempos de vida variáveis. Baseado nesse autômato o projeto de supervisores temporizados é obtido por meio da álgebra de dióides, onde as linguagens utilizadas para descrever o sistema a eventos discretos, bem como a especificação de comportamento desejada são definidas por matrizes descritas nesta álgebra e a síntese do supervisor é formalizada através de simples operações matriciais. O algoritmo de síntese proposto permite sintetizar supervisores para sistemas a eventos discretos não temporizados, sistemas a eventos discretos temporizados com tempos de vida constantes e e variáveis. Todos esses casos são tratados com o mesmo algoritmo básico, em que a diferença existe apenas na definição das funções de tempos de vida dos eventos. O algoritmo proposto apresenta uma ordem de complexidade igual ao algoritmo de síntese do supervisor para sistemas a eventos discretos não temporizados. A formulação proposta pode ser considerada como um procedimento alternativo baseado numa estrutura algébrica não tradicional, para construir supervisores para sistemas a eventos discretos.

    Abstract in English:

    We introduce a time-varying automaton to model discrete event systems. The structure of this time-varying automaton is very similar structure to (max,+) automaton, but allowing variable event lifetimes. Based on this time-varying automaton the design of timed supervisors is obtained by using the dioid algebra, where the languages used to describe the discrete event system as well the desired specification are replaced by matrices defined in such algebra and the supervisor synthesis is achieved through simple matrix operations. The proposed synthesis algorithm allows one to synthesize supervisors for un-timed DES, timed DES with constant event lifetime and timed DES with variable event lifetime. All these cases are treated with the same basic algorithm, the differences rely only on the definition of the event lifetime functions. The proposed algorithm presents a complexity order equal to the supervisor synthesis algorithm of un-timed discrete event systems. The proposed approach can be considered as an alternative procedure, based on a non-traditional algebraic structure, to achieve the supervisor synthesis for discrete event systems.
  • Condições LMI para estabilidade robusta de politopos de matrizes polinomiais Sistemas Lineares

    Oliveira, Paulo J. de; Oliveira, Ricardo C. L. F.; Leite, Valter J. S.; Peres, Pedro L. D.

    Abstract in Portuguese:

    Condições suficientes para a estabilidade robusta de um politopo de matrizes polinomiais são propostas neste artigo. Os testes de estabilidade são baseados em desigualdades matriciais lineares formuladas nos vértices do politopo de incertezas que, se factíveis, fornecem uma função de Lyapunov dependente de parâmetros que garante a estabilidade de qualquer polinômio matricial no domínio de incerteza. São analisados os casos de estabilidade a tempo contínuo (semi-plano esquerdo) e a tempo discreto (círculo unitário). Condições ainda mais abrangentes são também apresentadas, contendo as anteriores como casos particulares, proporcionando um método numérico eficaz para a análise da estabilidade robusta de polinômios matriciais. Experimentos numéricos mostram que as condições propostas produzem resultados menos conservadores quando comparados aos obtidos com a estabilidade quadrática e aos obtidos através de métodos recentes da literatura.

    Abstract in English:

    Sufficient conditions for checking the robust stability of a polytope of polynomial matrices are proposed in this paper. Simple feasibility tests performed in a convex set of linear matrix inequalities defined at the vertices of the polytope yield sufficient conditions for the robust stability of the entire domain. Both continuous-time (left half-plane) and discrete-time stability (unit disk) are investigated. Improved sufficient conditions are also presented, containing the previous ones as special cases, providing an efficient numerical method for the robust stability analysis of polytopes of polynomial matrices. Numerical comparisons with quadratic stability and with results obtained from other recent methods in the literature show that the proposed conditions provide less conservative evaluations.
  • Application of hybrid and polytopic modeling to the stability analysis of linear systems with saturating inputs

    Silva Jr, J.M. Gomes da; Tarbouriech, S.; Reginatto, R.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo trata do problema de determinação de regiões de estabilidade para sistemas lineares com entradas saturantes. O trabalho foca-se em uma análise crítica de duas abordagens conhecidas para o modelamento dos efeitos da saturação de controle: modelamento híbrido e modelamento politópico. Em cada caso, algoritmos para determinar domínios de estabilidade para a classe de sistemas considerada são propostos em termos de LMIs. A habilidade de tais algoritmos em fornecer grandes domínios de estabilidade é analisada, enfatizando-se as principais fontes de conservatismo, incluindo o próprio modelamento da saturação. Dois exemplos são apresentados a fim de ilustrar o quão diferente podem ser os domínios de estabilidade obtidos com os diferentes algoritmos.

    Abstract in English:

    This paper is concerned with the problem of stability regions determination for linear systems with saturating inputs. The paper focuses on a critical analysis of two known approaches to model the effect of actuator saturation: hybrid modeling and polytopic modeling. In each case, algorithms to determine ellipsoidal domains of stability for such class of systems are provided in terms of LMIs. The ability of such algorithms in providing large stability domains is analyzed by highlighting the main reasons they incorporate conservativeness, including the influence of the saturation modeling. Two examples are worked out illustrating how significantly the stability domains obtained by such algorithms can differ.
  • Controle ótimo H2 e H<FONT FACE=Symbol>¥</FONT> com modificação de zeros para o problema de rastreamento usando LMI Sistemas Lineares

    Assunção, Edvaldo; Andrea, Cristiano Quevedo; Teixeira, Marcelo Carvalho Minhoto

    Abstract in Portuguese:

    Uma metodologia de modificação de zeros é proposta para resolver o problema de rastreamento de sinal de referência, sendo que considera-se ainda a existência de um sinal de entrada exógena de perturbação ou distúrbio na planta. Em um primeiro momento projeta-se um controlador para minimizar a norma H2 do sistema a fim de diminuir o efeito desta perturbação. A seguir, através da modificação de zeros, minimiza-se a norma H<FONT FACE=Symbol>¥</FONT> entre o sinal de referência e o erro entre o sinal de saída e a referência, constituindo portanto um rastreador de sinal. Os projetos são equacionados utilizando-se desigualdades matriciais lineares, que permitem descrever problemas de otimização convexa. É apresentada a obtenção do ótimo global da solução do problema através da modificação de zeros. Por fim, um exemplo numérico ilustra a viabilidade da abordagem proposta.

    Abstract in English:

    The problem of signal tracking, with disturbance in the plant, is solved using a zero variation methodology. A controller is designed in order to minimize the H2-norm of the closed-loop, such that the effect of the perturbation is attenuated. The modification of the zeros is used to minimize the H<FONT FACE=Symbol>¥</FONT>-norm from the reference input signal to the error signal, where the error is taking as the difference between the reference and the output signals, i.e., a tracking problem. The design is formulated on the linear matrix inequalities framework, such that the global optimum of the problem is obtained. A example illustrates the effectiveness of the proposed method.
  • Resolvendo problemas de fluxo de potência ótimo DC através de uma rede de hopfield modificada Sistemas De Potência

    Silva, Ivan N. da; Nepomuceno, Leonardo; Bastos, Thiago M.

    Abstract in Portuguese:

    Inúmeras abordagens neurais têm sido propostas na literatura para resolver problemas de Fluxo de Potência Ótimo DC. Mais especificamente, a rede de Hopfield é o modelo de rede mais utilizado nesses tipos de problemas. A maioria destes modelos, entretanto, ignora o sistema de transmissão. Tal simplificação deixa de considerar importantes restrições de potência ativa, podendo conduzir a cálculos equivocados de despacho. Outras desvantagens encontradas até então dizem respeito a problemas de velocidade, e também à dificuldade de se garantir a factibilidade das soluções. Este artigo discute a aplicação de uma rede de Hopfield modificada para resolver eficientemente problemas de Fluxo de Potência Ótimo DC. O sistema de transmissão neste caso é representado através de equações de fluxo de carga lineares e de restrições no fluxo de potência ativa. Os parâmetros internos da rede de Hopfield modificada apresentada neste artigo são computados através da técnica de subespaço-válido de soluções, o qual garante que as soluções encontradas pela rede (pontos de equilíbrio) sejam sempre factíveis. Resultados de simulações e uma análise de situações envolvendo sistemas testes IEEE são apresentados de modo a ilustrar a eficiência da abordagem proposta.

    Abstract in English:

    Problems involving DC Optimal Power Flow have been solved by several neural approaches proposed in the literature. The approaches based on Hopfield models are those more used for mapping these types of problems. However, most of these models ignore the transmission system, which leave of taking into account important active power constraints. This fact can lead to solutions obtained by the networks to improper dispatch policies. Moreover, problems involving convergence speed and difficulty of guaranteeing feasible solutions are also found in some approaches. This paper presents a modified Hopfield network to solve DC Optimal Power Flow in an efficient way. The transmission system in this model is represented by linear load flow equations and constraints on active power flows. The internal parameters of the modified Hopfield network are computed using the valid-subspace technique, which guarantees the obtainment of feasible solutions (equilibrium points) by the developed network. Simulation results and a sensitive analisys involving IEEE test systems are presented to illustrate the efficiency of the proposed approach.
  • Dimensionamento evolutivo de usinas hidroelétricas Sistemas De Potência

    Silva Filho, Donato da; Carneiro, Adriano A. F. M.

    Abstract in Portuguese:

    O dimensionamento de uma usina hidroelétrica consiste na especificação das principais características físicas da usina que determinarão sua capacidade de geração de energia. Estas características são os volumes mínimo e máximo do reservatório, a potência instalada e as quedas de projeto e de referência das turbinas. Este trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo de otimização eficiente, flexível e automático para determinar as características mencionadas. Os métodos heurísticos usualmente utilizados na busca dos valores ótimos das características são substituídos por uma combinação entre um Algoritmo Genético e um algoritmo de simulação. Introduz-se uma nova metodologia para cálculo dos benefícios econômicos, consideram-se diferentes políticas de operação e também se cria a possibilidade de realização de estudos com diferentes séries de vazões afluentes. Alguns testes iniciais mostram a sensibilidade dos benefícios em relação às políticas de operação.

    Abstract in English:

    Sizing a hydropower plant consists in specifying the main features of the plant that will determine its capacity to generate energy. These features are the minimum and the maximum reservoir storage volumes, the installed capacity, and the design and the rated turbine heads. This paper aims to develop an efficient, flexible and automatic approach to optimally determine the hydropower plant features mentioned above. The usual heuristic methods applied to search for the optimal features of a hydropower plant are replaced by an approach that combines Genetic Algorithms and simulation techniques. A new methodology is introduced to evaluate the economic benefits; the simulation model can use different operation policies for the reservoirs and different stream flow time series. Some initial results show the sensitivity of the benefits in relation to changes in the operation policies.
  • Uma nova proposta para o controle de intercâmbio entre áreas Sistemas De Potência

    Santos, Marcelo José dos; Pereira, José Luiz Rezende; Passos Filho, João Alberto; Oliveira, Edimar José de; Silva Jr., Ivo Chaves da

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho descreve uma nova metodologia para o controle de intercâmbio entre áreas (CIA) em um problema de fluxo de potência utilizando o método de Newton-Raphson. Nesta metodologia, as equações do CIA são incorporadas ao sistema de equações do problema tradicional de fluxo de potência, onde as novas variáveis de estado são os incrementos de geração de potência ativa das barras de folga. Obtém-se assim, um sistema aumentado de equações que é linearizado e resolvido a cada iteração. Adicionalmente, uma proposta para a representação de múltiplas barras de folga em uma mesma área é também apresentada. A metodologia proposta foi testada e comparada com outros métodos existentes na literatura usando-se sistemas de pequeno e grande porte. Os resultados apresentados validam a metodologia proposta.

    Abstract in English:

    This paper describes a new methodology to evaluate the area interchange control (AIC) in a power flow problem using the Newton-Raphson method. In this methodology, the equations of the AIC are incorporated into the system of equations of the power flow problem, where the new state variables are the active power generation increments at the AIC regulating buses. Thus an augmented system of equations, which is linearized and solved at each iteration, is obtained. In addition, a new approach for the representation of multiple AIC regulating buses at a given area is also presented. The proposed method has been tested and compared with existing methods in the literature using both small and large scale power systems. The results presented validate the proposed technique.
  • Controle de tensão no fluxo de potência continuado: modelagens e efeitos na estabilidade de tensão Sistemas De Potência

    Ferreira, Carlos Aparecido; Costa, Vander Menengoy da

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho propõe modelar o controle automático de tap e o controle secundário de tensão no problema do fluxo de potência continuado, bem como, avaliar os efeitos na estabilidade de tensão decorrentes da inserção destas estratégias de controle. Os limites operativos máximo e mínimo de cada um dos dispositivos de controle são considerados. Resultados de análise modal são utilizados com o objetivo de identificar as barras críticas do sistema.

    Abstract in English:

    This paper proposes to model both the automatic tap control and the secondary voltage control in the continuation power flow problem, as well as, to evaluate the effects in the voltage stability due to the insertion of these control strategies. Maximum and minimum operative limits of each control device are taken into account. Modal analysis results are utilized in order to identify the system critical buses.
  • Sistema de detecção automática de paroxismos epileptogênicos em sinais de eletroencefalograma Sistemas Inteligentes

    Argoud, Fernanda Isabel Marques; Azevedo, Fernando Mendes de; Marino Neto, José

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma proposta de sistema computacional automático para detecção e classificação de transientes epileptogênicos em eletroencefalograma, visando auxiliar no diagnóstico de Epilepsia. Devido à grande variabilidade das morfologias destes eventos, ferramentas convencionais de reconhecimento de padrões não são capazes de distinguir entre a atividade normal e a epileptogênica, e a análise visual é uma tarefa bastante demorada. Então, as ferramentas e métodos normalmente utilizados para detectar estes eventos tentam imitar o procedimento e o raciocínio de especialistas humanos. As detecções falso-positivas representam um grande impedimento para o uso extensivo de sistemas automáticos, por parte de eletroencefalografistas. O sistema proposto aplica Transformada Wavelet para extrair apenas as características epileptogênicas dos sinais de EEG, e um grupo de Redes Neurais Artificiais (RNAs) para distinguir entre eventos tipo espícula e onda aguda da atividade normal de fundo. Duas RNAs são usadas em conjunto, permitindo maior flexibilidade no ajuste da sensibilidade e da especificidade do sistema, como forma de aumentar o desempenho deste. Quando os valores de sensibilidade e especificidade são igualados, o desempenho do sistema atinge 80%.

    Abstract in English:

    This paper presents an automatic computational system to detect and classify epileptogenic transients in electroencephalogram (EEG), to aid Epilepsy diagnosis. Due to great variability on the morphology of these events, conventional tools of pattern recognition are not able to distinguish between normal and epileptogenic activity, and visual detection is a very time-consuming task. So, tools and methods normaly used to detect these events try to imitate human expertise. False positive detection represents considerable impediment to extensive use of automatic systems by EEG readers. The proposed system applies Wavelet Transform to extract only epileptogenic features from the EEG signals, and a group of specialized Artificial Neural Networks (ANNs) to distinguish spike and sharp wave events from normal background activity. Two ANNs are used cooperatively, allowing greater flexibility in adjusting system's sensibility and specificity, to improve performance. When sensibility and specifity are set to be equal, system's performance achieves 80%.
  • An analysis of inter-bar currents on a polyphase cage induction motor

    Carlson, Renato; Silva, Cláudia A. da; Sadowski, Nelson; Lajoie-Mazenc, Michel

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho usa uma metodologia baseada no Método de Elementos Finitos 2D (FEM) e na Teoria de Circuitos (Método das Correntes Independentes) para analizar as correntes inter-barras no rotor de um motor de indução com rotor de gaiola. A Técnica de Multiplas Fatias é usada para considerar o efeito da inclinação das barras do rotor. Três condições são consideradas: uma resistência inter-barra, duas resistências inter-barras e três resistências inter-barras. Os resultados mostram a distribuição das correntes nas barras do rotor, anéis de curto-circuito e resistências transversais em dado momento de tempo. A componente fundamental da corrente nas resistências inter-barras e nas barras circundantes é mostrada para auxiliar na compreensão do fenômeno.

    Abstract in English:

    This work uses a methodology based on 2D-Finite Element Method (FEM) and on the Circuits Theory (Independent Currents Method) to analyze the inter-bar currents on the rotor of cage induction motors. The Multi-Slice Technique is used to consider the skewing effect. Three conditions are considered: one inter-bar resistance, two inter-bar resistances and three inter-bar resistances. The results show the distribution of currents in the rotor bars, short-circuit rings and transversal resistances at a given time. The fundamental component of the inter-bar and surrounding bar currents are shown to help understanding the phenomenon.
  • Resenha do livro: Identificação de sistemas dinâmicos lineares Resenha De Livro

    Garcia, Cláudio
  • Errata

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