Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 17, Issue: 1, Published: 2006
  • Supervision and control of heterarchical discrete event systems

    Da Silveira, Marcos R.; Combacau, Michel

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma metodologia de distribuição de modelos de controle e de supervisão de sistemas a eventos discretos (SED). A contribuição da nossa proposta é de propiciar uma forma sistemática de decomposição de modelos centralizados com a finalidade de obter uma representação modular da produção, preservando suas principais propriedades assim como o conhecimento adquirido durante a fase de concepção do modelo. Uma das características da nossa proposta é a possibilidade de introduzir informações redundantes nos sub-modelos afim de aumentar a autonomia local e auxiliar as funções de tratamento de falhas. Ressaltamos também que a distribuição do modelo centralizado permite adaptações locais que aumentam sua flexibilidade e precisam seu comportament, aproximando-o do sistema físico considerado. Neste artigo, nos apresentamos também alguns termos e definições relativos à área de Controle e Supervisão de SED que serviram de base aos nossos trabalhos.

    Abstract in English:

    This paper presents a method for distributing centralized control models of discrete events systems (DES). The contribution of our approach is to offer a systematic way to decompose centralised models in order to obtain a modular representation of the production process. We observe as an advantage of this method that the main model properties are preserved and that the knowledge acquired during the modelling process is still valuable for the new structure. We emphasise that redundant information can be introduced to the system to increase local autonomy and to help the local fault detection and identification functions. Another important aspect is that the distributed models (sub-models) can be modified in order to increase their flexibility and to reach a more realistic behaviour representation. A set of terminologies and definitions related to the Control and Supervision domain are introduced in this paper to assist the understanding of our work.
  • Um sistema híbrido de apoio à decisão formado por redes de Petri, simulação e sistema especialista Sistemas A Eventos Discretos

    Hennemann, Fabiano A.; Santos, José V. Canto dos; Rabelo, Ricardo J.; Cury, José E. R.

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo do presente trabalho é apresentar um sistema híbrido para apoio à decisão (SAD), baseado em simulação e redes de Petri coloridas (CPN) como técnicas de modelagem de processos, associado a um Sistema Especialista (SE) como apoio à sua utilização. O SAD fornece uma interface amigável para o usuário que, após a seleção de parâmetros de entrada, obtém dados sobre o processo produtivo. Para validar o SAD proposto, testes foram realizados utilizando uma planta produtiva real do setor calçadista. Os objetivos do estudo de caso foram elaborar um grupo de propostas para aperfeiçoamento do desempenho do sistema produtivo; avaliar os impactos gerados pela mudança nos parâmetros do modelo; e fornecer uma melhor compreensão da planta produtiva. O SAD mostrou permitir que gestores, mesmo sem conhecimento de técnicas de modelagem, interajam com o sistema e manipulem conjuntos de dados. O sistema ainda mostrou poder ser utilizado para qualquer planta industrial, desde que os parâmetros de entrada do modelo sejam adequadamente ajustados.

    Abstract in English:

    This work presents a Decision Support System (DSS) with a hybrid approach, using Simulation and coloured Petri Nets as modeling techniques of manufacturing processes, associated with an Expert System (ES) to help in their use. The DSS provides a friendly interface for the user who, after selecting input parameters, obtains sets of data about the manufacturing process. To validate the proposed DSS, tests have been made using a real plant of footwear manufacturing. The objectives of the case study were to elaborate a group of proposals for improving the productive system performance, to evaluate the impacts created by change on the model parameters and to provide a better understanding about the productive plant. The results offer assistance on decision making and documentation processes. The DSS renders possible for managers, without any knowledge of modeling techniques, to manipulate sets of data and to interact with the system. The developed model can be used for any industrial plant, provided that the model input parameters are adequately adjusted.
  • Nonlinear control system design using variable complexity modelling and multiobjective optimization

    Silva, Valceres V. R. E; Khatib, Wael; Fleming, Peter J.

    Abstract in English:

    To design controllers for complex non-linear systems usually involves the use of expensive computational models. A non-linear thermodynamic model of a gas turbine engine is used to evaluate a selection of designs for a multivariable PI controller configuration. An approach using variable complexity modelling (VCM) is introduced to allow more designs to be evaluated and also to speed up the design process. Response surface methodology (RSM) is a statistical technique in which smooth functions are used to model an objective function. RSM employs statistical methods to create functions, typically polynomials, to model the response or outcome of a numerical experiment in terms of several independent variables. Regression analysis is applied to fit polynomial models to this data for various control responses. These control responses models are evaluated by a multiobjective genetic algorithm to design the controller parameters. The final designs are checked using the original non-linear model.
  • Sistema híbrido neuro-evolutivo aplicado ao controle de um processo multivariável Sistemas Inteligentes

    Coelho, Leandro dos Santos; Mariani, Viviana Cocco

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma nova abordagem para o projeto de um controlador PID (proporcional, integral e derivativo) multivariável baseado em uma rede neural e um algoritmo genético. O projeto do controlador PID multivariável é dividido em três etapas distintas. Na primeira etapa, uma rede neural de funções radiais de base é utilizada para identificação do processo multivariável. Na segunda etapa, o projeto do controlador é realizado, de forma off-line, baseado na sintonia de ganhos do controlador PID. Esta etapa é realizada através de uma otimização via algoritmos genéticos visando-se controlar o modelo do processo obtido pela rede neural de funções radiais de base. Na terceira etapa, os ganhos do controlador PID obtidos através de otimização genética e modelo neural são validados no processo prático. O desempenho desta proposta de projeto de controle multivariável é apresentado e discutido. O projeto do algoritmo de controle é validado de forma experimental em um processo multivariável denominado bola e chapa (ball-and-plate). Este processo consiste de uma chapa articulada em seu centro tal que a inclinação da chapa pode ser manipulada em duas direções perpendiculares. O objetivo básico é controlar a posição de uma bola que rola livremente sobre a chapa, aplicando-se tensões aos motores, estas baseadas no conhecimento da posição da bola medida pelo sistema de visão.

    Abstract in English:

    This paper presents a new approach for the PID (proportional, integral, and derivative) multivariable controller design based on a neural network and a genetic algorithm. The multivariable PID controller design is divided in three steps. In the first step, a radial basis neural network is utilized for multivariable process identification. In the second step, the controller design is realized by an off-line procedure. This procedure is based on tuning of the PID controller gains by optimization with genetic algorithms aiming to control the model obtained by radial basis neural network. In the third step, the PID controller gains obtained with genetic optimization and neural model are validated in a practical process. Performance of this approach to multivariable control design is presented and discussed. The control algorithm design is validated of experimental way in a multivariable process called ball-and-plate. This process consists of a plate pivoted at its center such that the slope of the plate can be manipulated in two perpendicular directions. The basic control objective is to control the position of a free rolling ball on a plate, by applying tensions to two DC motors, according to the ball postion, as measured by vision system.
  • Proposta de um algoritmo genérico baseado em RNA para a proteção de distância de linhas de transmissão Sistemas Inteligentes

    Santos, R.C.; Senger, E.C.

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo é apresentado um algoritmo baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) para a implementação de uma proteção de distância de linhas de transmissão. Tal algoritmo possui como principal contribuição a possibilidade de ser utilizado em qualquer linha de transmissão, independentemente da configuração ou do nível de tensão desta, dispensando um novo processo de treinamento da rede neural. Portanto, este algoritmo não necessita de nenhum ajuste na topologia ou nos parâmetros da RNA (retreinamento), quando aplicado à diferentes sistemas elétricos. Esta característica diferencia a solução proposta, das demais baseadas em RNA, que são sempre projetadas para operarem numa única e exclusiva linha de transmissão (geometria de torre, condutores, comprimento e nível de tensão pré-determinados), inviabilizando sua implementação num relé comercial.

    Abstract in English:

    This work presents an algorithm based on Artificial Neural Networks (ANN) for the implementation of a distance relay to be used in transmission lines. The main contribution of the proposed algorithm is the possibility to protect any transmission line (generic algorithm) independently of its voltage level or configuration, without a new ANN process training. Therefore, unlike previous works, this algorithm does not need any adjustment in the ANN architecture and its parameters, when applied to different electric systems. This characteristic is the main differential of the solution presented here, when compared to other ANN based algorithms, always developed to operate in only one particular transmission line (tower geometry, cable, length and pre-determined voltage level), which makes them unfit to be implemented in a commercial relays.
  • Geração de oscilações auto-sustentadas em inversores monofásicos Eletrônica De Potência

    Kaster, Maurício dos Santos; Pagano, Daniel Juan

    Abstract in Portuguese:

    O presente trabalho apresenta uma nova técnica de controle por modo deslizante para a geração de oscilações autônomas em um inversor monofásico. A técnica de controle proposta utiliza a abordagem de modelagem de energia e nenhum sinal de referência senoidal externo é necessário. São apresentados resultados de simulação e experimentais obtidos considerando cargas resistiva e não linear.

    Abstract in English:

    A new sliding-mode control scheme for the generation of autonomous oscillations in a single-phase inverter is presented. The proposed control scheme is based on an energy shaping approach and no external sinusoidal reference signal is required. Simulation and experimental results obtained considering resistive and nonlinear loads are presented.
  • Um estudo sobre casos críticos de solução do fluxo de potência ótimo Sistemas De Potência

    Almeida, Katia Campos de

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho tem como objetivo analisar os casos de difícil resolução do problema de fluxo de potência ótimo (FPO). Tal análise é feita a partir de um problema FPO parametrizado e de suas condições de otimalidade, que são primeiramente derivadas supondo a formulação do problema original, contendo restrições de igualdade e desigualdade, e posteriormente particularizadas à formulação usada nos métodos primais-duais de pontos interiores. Um equivalente do Sistema Sul Brasileiro é usado para ilustrar tais casos críticos.

    Abstract in English:

    This paper analyzes critical cases of the optimal power flow (OPF) problem, for which the OPF algorithms usually fail to find a solution. The analysis is based on a parameterized OPF model and on its optimality conditions, which are firstly derived considering the original OPF formulation, with equality and inequality constraints, and subsequently extended to the formulation adopted by the primal-dual interior point methods. An equivalent of the Brazilian Southern Region system is used to illustrate the critical cases.
  • Aplicação de algoritmos genéticos na determinação da operação ótima de sistemas hidrotérmicos de potência Sistemas De Potência

    Leite, Patricia Teixeira; Carneiro, Adriano A. F. M.; Carvalho, André C. P. L. F.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo investiga a aplicação de Algoritmos Genéticos na Otimização da Operação de Sistemas Hidrotérmicos de Potência, com objetivo de analisar a aplicabilidade dessa técnica em grandes sistemas. Este é um problema complexo, de grande porte, composto por várias usinas interligadas e pertencentes a diferentes cascatas. Os autores acreditam que, devido à sua simplicidade, paralelismo e generalidade, os Algoritmos Genéticos apresentam um grande potencial para a resolução do problema apontado. Os testes foram aplicados em dois conjuntos com usinas pertencentes ao Sistema Sudeste Brasileiro. O primeiro considera 19 usinas a reservatório, e o segundo é composto por 35 usinas, sendo 19 a reservatório e as restantes a fio d'água.

    Abstract in English:

    This paper investigates the application of Genetic Algorithms in the Optimization of the Operation Planning of Hydrothermal Power Systems. The aim of this work to analyze the application of this technique in a complex problem of high dimension, composed by several plants, belonging to different cascades. The authors believe that, due to their simplicity, parallelism and generality, the Genetic Algorithms present a great potential for the resolution of the pointed problem. The tests were applied in two groups with plants belonging to the Brazilian Southeast System. The first considers only reservoir hydroelectric, in the total of 19 plants, and the second uses reservoir hydroelectric the and run-of-river capacity hydroelectric plants, composed by 35 plants.
  • Identificação do ramo de transmissão crítico para reforço das condições de segurança de tensão Sistemas De Potência

    Prada, R.B.; Palomino, E.G.C.; Pilotto, L.A.S.; Bianco, A.

    Abstract in Portuguese:

    Do ponto de vista da segurança de tensão, barras críticas são: i) aquelas para as quais a transmissão de potência ativa e reativa se encontra perto de um máximo permissível e ii) aquelas onde ações de controle de tensão podem ter conseqüências opostas ao esperado. Uma vez detectadas a existência dessas barras críticas, pode ser recomendada a aplicação de ações de controle para tornar as condições de segurança de tensão menos severas. Este artigo apresenta uma metodologia seqüencial iterativa para reforçar as condições do sistema. Utilizando-se um sistema de 34 barras, mostra-se a eficácia da diminuição do fluxo de potência ativa no "ramo crítico" do "caminho de transmissão mais carregado", conceitos estes, introduzidos neste artigo.

    Abstract in English:

    Maximum power transmission and inadequate voltage control are the two main aspects associated with voltage security analysis. Once critical buses are found by the assessment function, enhancement control actions may recommended. This paper presents a sequential iterative methodology to reinforce system conditions. A 34-bus system is used to show the adequacy and efficiency of the power flow reduction through the "critical branch" of the "most loaded transmission path". Both concepts are introduced in this paper.
  • Utilização de um modelo neuro-fuzzy para a localização de defeitos em sistemas de potência Sistemas De Potência

    Meza, E. B. M.; Souza, J. C. Stacchini de; Schilling, M. Th.; Do Coutto Filho, M. B.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta a aplicação de um modelo neuro-fuzzy para o processamento de alarmes e localização de defeitos em sistemas de potência. Diferentes técnicas são investigadas para o estabelecimento de relações fuzzy entre padrões de alarme e defeitos no sistema. Uma base de dados contendo as relações fuzzy é empregada para o treinamento de redes neurais artificiais. Os vetores de entrada das redes neurais são constituídos por padrões de alarmes associados a diferentes eventos e cada neurônio de saída é responsável por estimar o grau de pertinência de um componente específico na classe de componentes defeituosos. Testes são realizados utilizando um sistema de 7 barras e também um sistema real.

    Abstract in English:

    This work presents the application of a neuro-fuzzy model for alarm processing and fault location in power systems. Different techniques to establish the fuzzy relations among alarm patterns and fault occurrences in power systems are examined. Fuzzy relations are constructed and form a database that is employed to train artificial neural networks. The artificial neural networks have alarm patterns as inputs and each output neuron is responsible for estimating the degree of membership of a specific system component into the class of faulted components. Tests are performed with a 7-bus test system and with part of a real brazilian system.
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