Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 16, Issue: 3, Published: 2005
  • Estratégias de controle por modelo de referência de sistemas a eventos discretos Max-plus Lineares Sistemas A Eventos Discretos

    Maia, Carlos Andrey; Lüders, Ricardo; Mendes, Rafael Santos; Hardouin, Laurent

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo trata do controle de sistemas a eventos discretos modelados pela álgebra Max-plus. Esta abordagem é usada para descrever processos cuja dinâmica seja caracterizada por retardos no tempo e fenômenos de sincronização. Exemplos típicos desses processos são as linhas de montagem em sistemas de manufatura. O problema de controle estudado está relacionado à estratégia ''just-in-time'' em planejamento da produção. Neste artigo tutorial, diversas estratégias baseadas na abordagem por modelo de referência são apresentadas, exemplificadas e discutidas.

    Abstract in English:

    This paper deals with the control of discrete event systems modelled by the Max-plus algebra. This approach is used to describe processes whose dynamics are characterized by time delay and synchronization phenomena. Typical examples of these processes are assembly lines in manufacturing systems. The studied control problem is related to the just-in-time strategy for production planning. In this tutorial paper, several strategies based on the model reference control approach are presented, exemplified and discussed.
  • Projeto de controladores robustos com especificações temporais Sistemas De Controle

    Leonardi, Fabrizio; Cruz, José Jaime da

    Abstract in Portuguese:

    O projeto de compensadores robustos com especificações no domínio do tempo visando ao acompanhamento do sinal de referência e a rejeição de distúrbios é discutido neste artigo do ponto de vista freqüencial. As condições de projeto são obtidas em função de modelos de referência, os quais contêm as especificações temporais associadas. Mostra-se que quanto maior for a distância entre o modelo nominal da planta e o modelo de referência a ser seguido, mais restritivas serão as condições de projeto. Os problemas podem ser formulados como casos de model matching e o procedimento proposto pode reduzir o conservadorismo normalmente associado com esse tipo de projeto. Admite-se que a planta esteja sujeita a incertezas não estruturadas e as condições de projeto são escritas na forma usual de restrições sobre o diagrama de Bode. Desta forma, ferramentas de projeto como H<FONT FACE=Symbol>¥</FONT> e LQG/LTR podem ser aplicadas. Para ilustrar o uso da metodologia proposta, considera-se como exemplo um tanque de misturas multivariável.

    Abstract in English:

    The robust design of compensators with time domain specifications aiming setpoint tracking and disturbance rejection is discussed in this paper from a perspective of loop shaping. The constraints to provide robust disturbance rejection are derived as functions of reference models, which contain the associated time domain specifications. It is shown that the larger is the distance between the nominal plant model and the reference models to be followed the more restrictive the design constraints will be. The problems can be posed as model matching compensators and the proposed procedure may reduce the conservativeness normally associated with their design. The plant model is assumed subject to unstructured uncertainties and the design specifications are written in the usual form of loop shape constraints. Hence techniques like H<FONT FACE=Symbol>¥</FONT> and LQG/LTR can be applied as design tools. In order to illustrate the use of the proposed methodology we consider a multivariable mixture tank as an example.
  • Controlador robusto multiobjetivo para o amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência Sistemas De Controle

    Oliveira, Ricardo Vasques de; Ramos, Rodrigo Andrade; Bretas, Newton Geraldo

    Abstract in Portuguese:

    O presente trabalho propõe a aplicação de técnicas de controle robusto para o desenvolvimento de uma metodologia sistemática de projeto de controladores multiobjetivo para o amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência. A técnica de controle adotada considera as incertezas referentes às variações das condições de operação do sistema elétrico de potência. A imposição de um limite superior para a energia da saída do sistema em malha fechada e o posicionamento regional de pólos são utilizados como objetivos de projeto na metodologia proposta. O limite superior para a energia da saída é proposto como índice de desempenho no projeto de controlador de amortecimento para sistemas de potência. A metodologia de projeto é estruturada de forma a gerar controladores que atendam a vários requisitos práticos do problema de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência. Os resultados obtidos demonstram a eficiência dos controladores projetados pela metodologia proposta.

    Abstract in English:

    The present paper proposes the application of robust control techniques for the development of a systematic design methodology of multiobjective controllers to damp low-frequency electromechanical oscillations in electric power systems. The control technique adopted considers the uncertainties regarding to the variations of the electric power system operating conditions. The imposition of an upper bound for the output energy of the closed loop system and the regional pole placement are used as design objectives in the proposed methodology. The upper bound for the output energy is proposed as a performance index in the design of damping controllers for power systems. The design methodology is structured to provide controllers that fulfill various practical requirements of the electromechanical oscillations problem in electric power systems. The presented results demonstrate the effectiveness of the designed controllers.
  • Algoritmos evolutivos dedicados à reconfiguração de redes radiais de distribuição sob demandas fixas e variáveis: estudo dos operadores genéticos e parâmetros de controle Sistemas De Potência

    Amasifen, Juan Carlos Cebrian; Romero, Rubén; Mantovani, José R. S.

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho é apresentada a formulação e implementação computacional de um algoritmo evolutivo (AE) para resolver o problema de reconfiguração de sistemas de distribuição radiais sob diferentes condições de carregamento. Na codificação proposta para o problema utiliza-se modelo de representação decimal. Os operadores seleção, recombinação e mutação para o algoritmo de reconfiguração são analisados. As técnicas de seleção abordadas são torneio, elitismo e uma técnica mista que procura utilizar as vantagens do elitismo e do torneio. O operador recombinação foi desenvolvido considerando-se a estrutura de representação do cromossomo que mapeia os ramos de ligação e a exigência de radialidade do sistema, e uma outra estrutura que considera a topologia e a factibilidade de operação da rede para efetuar a troca do material genético. Estratégias para adequar os parâmetros de controle e melhorar a eficiência do AE são propostas, destacando-se as variações dinâmicas durante o processo iterativo das taxas de recombinação e mutação. As topologias da população inicial são geradas aleatoriamente atendendo as restrições de radialidade e através dos algoritmos construtivos rápidos de árvores geradoras mínimas de Prim e Kruscal. São apresentados e analisados os resultados obtidos com dois sistemas reais, um de 135 e outro de 215 barras.

    Abstract in English:

    This work presents the formulation and the computational implementation of an evolutionary algorithm (EA) to solve the reconfiguration problem of radial distribution systems under different loading condition. In a network reconfiguration problem, the string used for representation could have information on system topology. The codification adopted uses the decimal representation model. The mutation, crossover and selection operators for the reconfiguration algorithms are analyzed. The selection approached used are stochastic tournament, elitist and a mixed techniques that seeks to use the advantage of the stochastic tournament and elitist crossover operators. The crossover operator was developed considering the representation structure of the chromosome that maps the linkage branches and the system radiality exigency, and another structure that considers the topology and the network operation feasibility for the effectuate the genetic material change. Strategies to adequate the parameters and improve the efficiency of the evolutionary algorithm are proposed , emphasizing the dynamic variations of the crossover and mutation rates. The initial population topologies are randomly generated considering the radiality constraints and the fast constructive algorithms of minimal generation trees of Prim and Kruscal. The obtained results are analyzed and presented for two real systems, one of 135 buses and another of 215 buses.
  • Metodologias para avaliação e diagnóstico do estado de isolamentos de papel impregnado com óleo mineral Sistemas De Potência

    Zirbes, Roberto; Rolim, Jacqueline G; Zürn, Hans Helmut

    Abstract in Portuguese:

    O isolamento elétrico mais comumente utilizado em subestações de média, alta ou extra alta tensão é o de celulose impregnada com óleo mineral isolante, em função de sua eficácia e custo reduzido. Sua utilização abrange transformadores de potência e suas buchas, reatores e transformadores de medição de corrente e tensão. Este artigo discute as metodologias tradicionais utilizadas na análise de estado e no diagnóstico do isolamento a partir do fator de dissipação e da concentração de gases dissolvidos no óleo, considerando os principais fatores que afetam estes valores. São também abordados alguns aspectos que causam incerteza na medição e nas metodologias de análise. É apresentada a modelagem de uma rede neural artificial para diagnóstico e identificação de estado do isolamento a partir de dados de concentração de gases dissolvidos no óleo, sendo os resultados obtidos comparados com os das metodologias tradicionais baseadas em normas.

    Abstract in English:

    Cellulose impregnated with mineral oil is the most used insulating material in medium, high or extra high voltage substations, due to its efficacy and low cost. This material is employed in power transformers and its bushings, reactors, capacitors and measurement voltage and current transformers. This paper discusses the methodologies traditionally used to assess the insulating state of impregnated paper and to diagnose faults through the dissipation factor and the concentration of gases dissolved in the oil, regarding some factors that may affect those variables. Uncertainties in measured parameters and analysis methods are also considered. Some results obtained with the application of traditional methodologies (standards) for incipient fault detection based on gas analysis are compared with results obtained from the application of a artificial neural network proposed for this task.
  • Análise comparativa entre geradores síncronos e geradores de indução com rotor tipo gaiola de esquilo para aplicação em geração distribuída Sistemas De Potência

    Freitas, Walmir; Vieira Jr., José Carlos M.; França, André Morelato; Silva, Luiz Carlos P. da; Costa, Vivaldo F. da

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho apresenta-se uma detalhada análise comparativa entre máquinas síncronas e de indução para uso em sistemas de geração distribuída. Os impactos desses geradores no desempenho de redes de distribuição são determinados e confrontados utilizando diferentes ferramentas e modelos de simulação computacional. As questões técnicas analisadas são perfil de tensão de regime permanente, perdas elétricas, estabilidade de tensão, estabilidade transitória, afundamento de tensão devido a faltas desequilibradas e correntes de curto-circuito. Os resultados de simulação mostram que a melhor decisão do ponto de vista técnico deve ser tomada baseada nas características da rede, i.e. dependerá da maior restrição operativa da rede referente ao aumento da capacidade de geração distribuída.

    Abstract in English:

    This paper presents a detailed comparative analysis between synchronous and induction machines for distributed generation applications. The impacts of these generators on the performance of distribution networks are determined and compared by using different computational simulation tools and models.The technical factors analyzed are steady state voltage profile, electrical losses, voltage stability, transient stability, voltage sags due to unbalanced faults and short-circuit currents. The results show that the most suitable choice depends on the network technical characteristics, i.e. what are the main operating restrictions related to distributed generation.
  • Uma nova ferramenta baseada na transformada wavelet para localização digital de faltas Sistemas De Potência

    Silva, Murilo da; Oleskovicz, Mário; Coury, Denis V.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma aplicação da Transformada Wavelet (TW) para analisar os transitórios de alta freqüência em um sistema de transmissão gerados por uma situação de falta, tendo como principal objetivo, a determinação do ponto de ocorrência da mesma, o mais precisamente possível. A abordagem baseia-se na teoria de ondas viajantes, onde, em função do tempo de propagação do sinal entre o ponto de falta e os terminais da linha, revelados pela TW, a localização da falta é estimada. Desta tomada de tempo, obtém-se a indicação da localização de uma determinada situação de falta pela implementação prática de um algoritmo computacional, dispondo-se do software MatLab?. Nesta implementação, o usuário pode escolher dentre as técnicas de localização a ser utilizada, de modo a trabalhar com dados registrados em um ou em ambos os terminais da linha, conforme sua necessidade e/ou disponibilidade dos recursos requeridos. Independente da técnica de localização utilizada, o algoritmo desenvolvido apresenta resultados promissores para localização de faltas sobre diferentes sistemas de transmissão, além de superar algumas limitações impostas aos localizadores de faltas tradicionais.

    Abstract in English:

    This work presents an application of Wavelet Transform (WT) to analyze the high frequency transients in a transmission system generated by a fault situation, with the purpose of determining its accurate location. The methodology of fault location used is based on the traveling waves theory, where, in function of the propagation time of the signals between fault point and the terminals of the line utilizing WT, the fault location is determined. The fault location problem is implemented using Matlab software. In this implementation, the user can choose the fault location technique to be used: using registered data in one or in both terminals of the line, depending on his necessity and/or availability of the required resources. Independent of the considered technique, the implemented algorithm presents promising results to the fault location on the different transmission systems. It was possible to overcome some of the limitations imposed by the traditional fault locators.
  • Técnicas de solução de sistemas de equações diferenciais e algébricas: aplicação em sistemas de energia elétrica Sistemas De Potência

    Pessanha, José E. O.; Portugal, Carlos; Paz, Alex A.

    Abstract in Portuguese:

    O presente trabalho investiga e compara o desempenho de técnicas numéricas aplicadas na solução de Equações Diferenciais e Algébricas (EDAs) representando sistemas elétricos e seus componentes. Entre os métodos considerados, destaca-se o método conhecido como Método de Diferenciação Regressiva Modificado Estendido (MEBDF), por este apresentar propriedades de estabilidade numérica que os Métodos de Diferenciação Regressiva (BDF) convencionais não apresentam, sendo que estas propriedades podem evitar problemas numéricos durante a solução das EDAs. As técnicas são comparadas através de testes envolvendo simulações computacionais no domínio do tempo de fenômenos de estabilidade de curta-, e de longa-duração (angular e de tensão, respectivamente) em sistemas-teste do IEEE. O objetivo principal foi verificar a eficiência dessas técnicas numéricas sob o ponto de vista computacional, sem comprometer a precisão. O aspecto computacional está relacionado com o tempo de cpu gasto nas simulações.

    Abstract in English:

    The present work investigates and compares the computational performance of numerical techniques applied to the solution of algebraic and differential equations (DAEs) representing power systems and their components. Among the considered techniques, emphasis was given to the method known as Modified Extended Backward Differentiation Formulae (MEBDF), due to its numerical stability properties that conventional Backward Differentiation Formulae (BDF) methods do not have, and these properties may avoid numerical troubles during DAEs solution. The comparison is made through computational tests related to simulations of power system short- and long-term stability phenomena (transient angular stability and long-term voltage stability), using IEEE system-test. The main objective was to check the computational efficiency of these numerical techniques. The computational aspect is related to the simulation CPU time.
  • Reator eletrônico auto-oscilante com alto fator de potência para alimentação de quatro lâmpadas fluorescentes independentes Eletrônica De Potência

    Costa, Marco A. Dalla; Prado, Ricardo N. Do

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo descreve um reator eletrônico auto-oscilante, com freqüência de operação fixa, para alimentar quatro lâmpadas fluorescentes independentes, com alto fator de potência. Para a correção do fator de potência foram estudadas várias modificações do filtro valley-fill, existentes na literatura, selecionando uma que atendesse à norma internacional IEC 61000-3-2 quanto à distorção harmônica da corrente de entrada. Para o acionamento dos interruptores foi desenvolvida uma modificação do comando auto-oscilante, inédita na literatura, tornando-o independente da carga. Deste modo, foi montado o protótipo e feitas as aquisições experimentais.

    Abstract in English:

    This paper describes a self-oscillating electronic ballast, having fixed switching frequency, to supply four independent fluorescent lamps, with high power factor. To provide the power factor correction it was studied the modifications of the valley-fill filter, presented in the literature, choosing one that meets the IEC 61000-3-2 Class C requirements, about the input current distortion. To drive the switches it was proposed a modification at the conventional self-oscillating driver, novel in the literature, making it independent on the load of the ballast. So, it is built up the prototype and showed the experimental results.
  • A new current transformer model

    Guerra, Francisco das Chagas Fernandes; Mota, Wellington Santos

    Abstract in English:

    This paper presents a current transformer model that is useful on low frequency applications. To describe the iron core magnetic behaviour of the iron core, a hysteresis model is proposed, which is able to generate minor asymmetric loops and remanent flux. The effects of classic eddy current losses and anomalous losses are represented by linear and nonlinear resistors, respectively. The obtained results are compared with those calculated by Preisach's model and measured in laboratory. This model may be applied in power system protection studies, as it is the case of numeric correction of distorted secondary currents in current transformers (CT's).
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