Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 16, Issue: 2, Published: 2005
  • Análise intervalar e projeto de controladores robustos via programação alvo Sistemas De Controle

    Lordelo, Alfredo D. S.; Ferreira, Paulo A. V.

    Abstract in Portuguese:

    É apresentada uma abordagem computacional baseada em otimização para o projeto de controladores de ordem fixa através de alocação robusta de pólos para plantas lineares e invariantes no tempo, SISO, com incertezas do tipo intervalar. O objetivo do projeto é a minimização do desvio total do desempenho desejado para o sistema em malha fechada, especificado por um politopo de polinômios característicos. O problema de projeto por alocação robusta de pólos é associado à solução de uma equação Diofantina intervalar, cujas propriedades básicas são analisadas. Controladores por alocação robusta de pólos são vistos como soluções internas da equação Diofantina intervalar. Caracterizações simples e computacionalmente eficientes do conjunto de todos os controladores por alocação robusta de pólos são então obtidos e algumas das suas propriedades geométricas discutidas. Vários aspectos do projeto de controladores robustos por Análise Intervalar são integrados a uma formulação de programação alvo linear, que também pode incorporar restrições adicionais aos parâmetros do controlador. Exemplos ilustram as principais características da abordagem proposta.

    Abstract in English:

    A computational optimization-based approach for designing fixed-order controllers through robust pole placement for uncertain (interval) linear time-invariant SISO plants is presented. The design objective is the minimization of the overall deviation from the desired performance for the closed-loop system, as specified by a polytope of characteristic polinomials. The robust pole placement design problem is associated with the solution of an interval Diophantine equation, whose basic properties are analysed. Robust pole placement controllers are viewed as inner solutions of the interval Diophantine equation. Simple and computationally efficient characterizations of the set of all robust pole placement controllers are then obtained and some of its geometric properties discused. Several aspects of the design of robust controllers by Interval Analysis are integrated into a linear goal programming formulation, which can incorporate addicional constraints on the controller parameters. Examples illustrate the main characteristics of the proposed approach.
  • Controller design techniques for the Lotka-Volterra nonlinear system

    Meza, Magno Enrique Mendoza; Bhaya, Amit; Kaszkurewicz, Eugenius

    Abstract in Portuguese:

    Uma ampla classe de modelos do tipo predador-presa pode ser escrita como um sistema dinâmico não linear em uma ou duas variáveis (espécies). Em diversos contextos é necessário introduzir um controle nessas dinâmicas. Este artigo foca-se em modelos de duas variáveis. Assume-se, de acordo com a praxe em ecologia matemática, que o controle corresponde à remoção de uma proporção da população dos predadores (controle proporcional). Seis técnicas de projeto de controladores são aplicados ao modelo Lotka-Volterra, o qual é utilizado como um padrão ou "benchmark'' para avaliar e comparar estas técnicas em um contexto ecológico.

    Abstract in English:

    A large class of predator-prey models can be written as a nonlinear dynamical system in one or two variables (species). In many contexts, it is necessary to introduce a control into these dynamics. In this paper we focus on models of two species, and assume, as is common in mathematical ecology, that the control corresponds to a proportional removal of the predator population. Six controller design techniques are applied to the Lotka-Volterra model, which is thus used as a benchmark to evaluate and compare these techniques in an ecological context.
  • Modelagem matemática de um giroscópio sintonizado dinamicamente Modelagem De Sistemas

    Barros, Ettore Apolônio de; Junqueira, Fernando de Castro

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta a modelagem matemática da dinâmica de operação de um giroscópio sintonizado dinamicamente, DTG. A obtenção das funções de transferência simplificada ocorre realçando-se os conceitos relacionados a parâmetros e fenômenos importantes no desempenho do sensor.

    Abstract in English:

    This work describes the principle of operation and the motion dynamics of a dynamically tuned gyroscope, DTG. The complete set of equations of motion are derived, and a simplified representation for the transfer functions are obtained, emphasizing the concepts related to important parameters, and phenomena that affect the DTG performance.
  • Determinação de vícios refrativos oculares utilizando Support Vector Machines Sistemas Inteligentes

    Libralão, Giampaolo Luiz; Valerio Netto, Antonio; Carvalho, André Ponce de Leon F. de; Oliveira, Maria Cristina Ferreira de

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo relata uma nova abordagem para a avaliação dos vícios refrativos do olho humano (miopia, hipermetropia e astigmatismo) por meio de uma técnica de Aprendizado de Máquina. Esses vícios são diagnosticados a partir da análise de imagens do olho adquiridas por uma técnica específica, denominada Hartmann-Shack (ou Shack-Hartmann), as quais são pré-processadas utilizando análise de histograma e informações geométricas e espaciais do domínio da aplicação. Em seguida, vetores de características são extraídos por meio de duas técnicas: Análise de Componentes Principais e Tranformada wavelet de Gabor. Por fim, o conjunto de dados com os vetores de características extraídos é analisado por Support Vector Machines. Apesar das limitações do conjunto de imagens, resultados encorajadores foram obtidos, indicando o potencial desta abordagem na área de Optometria/Oftalmologia.

    Abstract in English:

    The article introduces a new image analysis approach for measuring refractive errors in the human eye (myopia, hypermetropia and astigmatism) using Machine Learning techniques. These refractive errors are identified through the analysis of images of the eye obtained with a specific technique known as Hartmann-Shack (or Shack-Hartmann), which are preprocessed with histogram analysis considering spatial and geometrical information on the application domain. Afterwards, feature vectors are extracted using two techniques: Principal Component Analysis and Gabor Wavelets Transform. Finally, the dataset with the extracted feature vectors is analyzed using Support Vector Machines. In spite of the limitations of the image dataset, encouraging results were obtained, suggesting the potential of the proposed approach in Optometry/Ophthalmology.
  • Sistemas neurais híbridos para reconhecimento de padrões em narizes artificiais Sistemas Inteligentes

    Zanchettin, Cleber; Ludermir, Teresa Bernarda

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho investiga a utilização de Sistemas Híbridos Inteligentes no sistema de reconhecimento de padrões de um nariz artificial. São abordadas as arquiteturas conexionistas Multi-Layer Perceptron e Time Delay Neural Network; e as arquiteturas híbridas Feature-weighted Detector e Evolving Fuzzy Neural Networks. Além dos classificadores, um filtro Wavelet é avaliado como método de pré-processamento para os sinais de odores. Foram analisados sinais gerados por um nariz artificial, composto por um conjunto de sensores de polímeros condutores, exposto a duas bases de odores distintas.

    Abstract in English:

    This work investigates the use of Hybrid Intelligent Systems in the pattern recognition system of an artificial nose. The connectionist approaches Multi-Layer Perceptron and Time Delay Neural Networks; and the hybrid approaches Feature-weighted Detector and Evolving Neural Fuzzy Networks were investigated. A wavelet filter as preprocessing method of odors signals is evaluated. The signals generated by an artificial nose, composed by an array of conducting polymer sensors, exposed to two different odor databases.
  • Controle Fuzzy aplicado à melhoria da estabilidade dinâmica em sistemas elétricos de potência Sistemas De Potência

    Barra Junior, Walter; Barreiros, José Augusto Lima; Costa Júnior, Carlos Tavares da; Ferreira, André Maurício Damasceno

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho propõe uma estratégia fuzzy, do tipo Rede de Controladores Locais, aplicável à melhoria da estabilidade dinâmica em sistemas elétricos de potência, visando compensar possíveis perdas de sintonia devido à ocorrência de variações nas condições operacionais da planta. A adaptação dos ganhos do controlador fuzzy é efetuada on-line, interpolando-se os ganhos de um conjunto finito de controladores locais fixos. Ao ocorrer variações nas condições operacionais da planta, os ganhos da lei de controle são ajustados automaticamente de modo a manter satisfatório o desempenho do sistema de controle. O desempenho do controle foi avaliado através de estudos de simulação, utilizando-se um modelo dinâmico não-linear, do tipo máquina barra infinita. Os resultados mostram que o emprego da estratégia proposta permite obter melhorias no desempenho dinâmico do sistema.

    Abstract in English:

    This work presents a fuzzy control strategy which can be applied to improve the dynamic stability of electric power systems. The gains of fuzzy controller are smoothly adjusted by using interpolation among the gains of a set of previously designed local controllers, according to the current plant operating condition. In this way, the parameters of the fuzzy controller are automatically adjusted on-line, in order to cope with changes in the power system operating conditions. The performance of the fuzzy strategy was assessed by simulation studies, using a nonlinear machine infinite bus bar dynamic model. The results show that it is possible to improve the power system dynamic performance under time-variable operating conditions.in english. Please notice that the abstract in english comes first.
  • Modelagem e análise dinâmica de dispositivos DSTATCOM usando o SimPowerSystems para Matlab/Simulink Sistemas De Potência

    Freitas, Walmir; França, André Morelato

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho apresenta-se um estudo sobre modelagem e análise dinâmica de dispositivos tipo DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator). Os objetivos são analisar o desempenho dinâmico desses equipamentos e sobretudo introduzir modelos computacionais detalhados e simplificados. Os modelos são implementados utilizando o pacote SimPowerSystems para uso com o Matlab/Simulink em razão da grande aceitação desta ferramenta computacional no ambiente acadêmico. O desenvolvimento é realizado na forma de um tutorial para facilitar o uso desses modelos por pesquisadores, educadores e estudantes. Dois exemplos de aplicação desses modelos são apresentados. O modelo detalhado é empregado para analisar o impacto do dimensionamento do capacitor de corrente contínua na geração de harmônicos pelo DSTATCOM. Ao passo que um estudo sobre a influência de um DSTATCOM na estabilidade de geradores de indução conectados diretamente em redes de distribuição é realizado usando o modelo simplificado.

    Abstract in English:

    This work presents a study about dynamic modeling and analysis of DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator) devices. The objectives are to analyze the dynamic performance of these devices and mainly present simplified and detailed models. Such study is carried out utilizing the SimPowerSystems for use with Matlab/Simulink. The paper is written as a tutorial, thus, all necessary information to implement the models is explicitly presented. Two application examples of the models developed are discussed. In the first one, the detailed model model is employed to evaluate the influence of the capacitor size on the harmonic generation, whereas a study about the influence of a DSTATCOM on the stability performance of induction generators connected to distribution systems is carried out using the simplified model.
  • A line-interactive UPS system implementation with series-parallel active power-line conditioning for three-phase, four-wire systems

    Silva, Sérgio Augusto Oliveira da; Donoso-Garcia, Pedro F.; Cortizo, Porfírio C.; Seixas, Paulo F.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta um sistema de energia ininterrupta (SEI) line-interactive trifásico com capacidade de condicionamento ativo de potência série e paralelo. Um controlador baseado no sistema de eixo de referência síncrona (SRF) é usado na compensação de potência reativa e harmônica geradas por quaisquer configurações de cargas não lineares. Sob condições normais da rede elétrica o SEI trabalha na compensação das correntes de entrada e das tensões de saída. Dois conversores controlados em tensão e modulados por largura de pulso (PWM), chamados de filtros ativos série e paralelo, são usados para realizar o condicionamento ativo de potência série e paralelo. O filtro ativo série trabalha como uma fonte de corrente senoidal em fase com a tensão de entrada, drenando da rede correntes senoidais, balanceadas com baixas taxas de distorção harmônica (TDH). O filtro ativo paralelo trabalha como uma fonte de tensão senoidal em fase com a tensão de entrada, fornecendo para a carga tensões reguladas, senoidais e com baixas taxas de distorção harmônica. O desempenho do SEI é avaliado para sistemas trifásicos com quatro fios. Resultados experimentais são apresentados para confirmar os estudos teóricos.

    Abstract in English:

    This paper presents a three-phase line-interactive uninterruptible power supply (UPS) system with active series-parallel power-line conditioning capabilities. Synchronous reference frame (SRF)-based controller is used for harmonic and reactive power compensation generated from any configuration of non-linear loads. Under normal line conditions the UPS system works with universal filtering capabilities, such as compensating the input currents and output voltages. Two three-phase pulsewidth modulation (PWM) converters, called series and parallel active filters, are used to perform the series and parallel active power-line compensation. The series active filter works as sinusoidal current source in phase with the input voltage, drawing from utility sinusoidal and balanced input currents with low total harmonic distortion (THD). The parallel active filter works as sinusoidal voltage source in phase with the input voltage, providing regulated and sinusoidal output voltages with low THD. The performance of the UPS system is evaluated in three-phase, four-wire systems. Experimental results are presented to confirm the theoretical studies.
  • Estágio de entrada de uma UPS on-line de alta eficiência controlado por um único DSP Eletrônica De Potência

    Schuch, Luciano; Rech, Cassiano; Pinheiro, José R.

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo, é proposta a utilização de um único circuito de auxílio à comutação ZVT, aplicado tanto no estágio pré-regulador como no carregador de baterias de Sistemas Ininterruptos de Energia (UPS). Também, é demonstrado que a utilização de uma única célula de comutação ZVT permite que se obtenha, além da redução do número de componentes auxiliares, um melhoria no rendimento do conversor. Adicionalmente, duas estratégias de controle, digital e analógica, são analisadas e comparadas do ponto de vista de desempenho e custo. O sistema de controle analógico é implementado com vários CI’s dedicados, já o controlador digital é implementado por meio de um único DSP de baixo custo. Um protótipo em malha fechada de 580 W, com entrada universal, operando em 100 kHz, foi implementado nã só para validar o circuito de auxílio à comutação, mas também para avaliar o desempenho do sistema proposto.

    Abstract in English:

    This paper proposes an integrated ZVT auxiliary commutation circuit applied to the pre-regulator converter and to the battery charger of Uninterruptible Power Systems (UPS). With the proposed integrated ZVT auxiliary commutation circuit there are few auxiliary components and the overall efficiency increases. In addition, two control strategies, one analog control scheme and one digital control scheme, are analyzed, and performance and cost of these strategies are compared. The analog control system is implemented with several dedicated IC’s whereas the digital control system is implemented with a low cost single-chip DSP controller. A 580W closed-loop prototype, with universal input, has been implemented to evaluate the performance of the proposed system.
  • Metodologia de projeto de filtros de segunda ordem para inversores de tensão com modulação PWM digital Eletrônica De Potência

    Michels, Leandro; Camargo, Robinson F. de; Botterón, Fernando; Pinheiro, Humberto

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma metodologia sistematizada de projeto de filtros de saída de segunda ordem para inversores que sintetizam tensões senoidais através de modulação por largura de pulso (PWM) digital. O propósito desta metodologia é o de determinar os parâmetros do filtro que assegure a especificação da máxima taxa de distorção harmônica total (THD) admissível nas tensões de saída do inversor PWM, para cargas lineares e não-lineares. A metodologia proposta é discutida em detalhes, incluindo a descrição das etapas necessárias para a derivação do procedimento de projeto para diferentes topologias de inversores de tensão e o procedimento para obtenção das curvas necessárias para o projeto. Finalizando, são apresentados alguns exemplos de projeto para topologias de inversores monofásicos e trifásicos com saída a três fios e a quatro fios. Resultados experimentais são apresentados para demonstrar a validade da metodologia de projeto proposta.

    Abstract in English:

    This paper presents a systematized methodology of second-order output filter for inverters that synthesize sinusoidal voltage waveforms through digital pulse-width modulation (PWM). The objective of this methodology is to determine the largest corner frequency of the filter that ensure the specification of the maximum total harmonic distortion (THD) admissible in the output voltages of the PWM inverter, for linear and non-linear loads. The proposed methodology is discussed in detail, including the description of the required steps for the derivation of the design procedure for different topologies of voltage inverters and the procedure to obtain the design curve. Finally, it is presented some design examples for single-phase, three-phase three-wire and three-phase four-wire filters topologies. Experimental results have been provided to demonstrate the validity of the proposed design methodology.
  • Reator eletrônico auto-oscilante "valley-fill" com correção do fator de crista utilizando modulação em freqüência Eletrônica De Potência

    Seidel, Álysson R.; Dalla Costa, Marco A.; Pappis, Douglas; Prado, Ricardo N. do

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo, apresenta-se um reator eletrônico auto-oscilante empregando o filtro valley-fill modificado como método de correção do fator de potência, de modo a atender a norma IEC 61000-3-2 Classe C. Para solucionar o problema do alto fator de crista da corrente na lâmpada fluorescente inerente ao filtro "valley-fill", emprega-se um sistema de modulação em freqüência. Um circuito simples e de baixo custo mantém o fator de crista abaixo do limite de 1,7. São utilizadas as características de ganho do filtro ressonante aliadas à possibilidade de controlar a freqüência do circuito de comando auto-oscilante a partir da característica da tensão de barramento do reator.

    Abstract in English:

    This paper presents a self-oscillating electronic ballast employing a modified valley-fill filter in order to meet IEC 61000-3-2 Class C requirements. In order to overcome the drawback of high fluorescent lamp current crest factor, which is inherent to the valley fill filter, it is employed a frequency modulation system that keeps the crest factor lower than 1.7 limit using a simple and low cost circuit. This system uses the resonant filter features added to the possibility to control self-oscillating frequency using electronic ballast bus voltage feature. Simulation and experimental results are presented to demonstrate the system performance.
  • Análise comparativa sobre a eficácia de relés baseados em medidas de freqüência para detecção de ilhamento de geradores distribuídos Eletrônica De Potência

    Vieira Jr, José Carlos M.; Freitas, Walmir; França, André L. Morelato

    Abstract in Portuguese:

    Relés de proteção baseados em medidas de freqüência são usualmente empregados para detectar ilhamento de geradores síncronos conectados em redes de distribuição de energia elétrica. O desempenho desses relés é fortemente dependente do desbalanço de potência ativa na rede ilhada. Para avaliar diferentes tipos de relés de freqüência de forma sistemática, utiliza-se, neste trabalho, uma metodologia de análise baseada em um conjunto de curvas relacionando tempo de detecção do ilhamento e desbalanço de potência ativa. A partir dessas curvas, obtidas por meio de simulação dinâmica não-linear, o conceito de desbalanço crítico de potência ativa também é apresentado. Essa metodologia é aplicada aos relés de sub/sobrefreqüência, relés de taxa de variação da freqüência (Rate of Change of Frequency Relays - ROCOF Relays) e relés de deslocamento de fase (Vector Surge ou Vector Jump Relays).

    Abstract in English:

    Frequency-based relays are usually employed in anti-islanding protection of synchronous generators connected to distribution systems. Since the relays performances are strongly dependent on the amount of active power imbalance in the islanded system, a set of detection time versus power imbalance curves is employed to evaluate the performance of these relays. Such curves are obtained by non-linear dynamical simulation. The concept of critical active power imbalance is also presented by using these curves. This methodology is applied to analyze under and over-frequency relays, rate of change of frequency relays (ROCOF relays) and vector surge or vector jump relays (VS relays).
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