Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 17, Issue: 4, Published: 2006
  • Adaptive control of nonlinear visual servoing systems for 3D cartesian tracking

    Zachi, Alessandro R. L.; Liu, Hsu; Lizarralde, Fernando; Leite, Antonio C.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma estratégia de controle para robôs manipuladores realizarem rastreamento cartesiano 3D utilizando servovisão. Considerando uma câmera fixa, o movimento cartesiano 3D é decomposto em um movimento 2D sobre um plano ortogonal ao eixo óptico e em outro movimento 1D paralelo ao mesmo eixo. Uma abordagem de servovisão baseada em imagem é utilizada para tratar o problema de controle não-linear, gerado pela variação de profundidade, sem a necessidade de estimar esta medida. Devido à ausência de calibração da câmera, um método de controle adaptativo é utilizado para assegurar rastreamento planar e de profundidade nas coordenadas da imagem. A malha de controle de profundidade é fechada através da medição da área da imagem de um objeto fixado no efetuador do robô. Simulação e resultados experimentais, obtidos com um robô manipulador real, ilustram a viabilidade do esquema proposto.

    Abstract in English:

    This paper presents a control strategy for robot manipulators to perform 3D cartesian tracking using visual servoing. Considering a fixed camera, the 3D cartesian motion is decomposed in a 2D motion on a plane orthogonal to the optical axis and a 1D motion parallel to this axis. An image-based visual servoing approach is used to deal with the nonlinear control problem generated by the depth variation without requiring direct depth estimation. Due to the lack of camera calibration, an adaptive control method is used to ensure both depth and planar tracking in the image frame. The depth feedback loop is closed by measuring the image area of a target object attached to the robot end-effector. Simulation and experimental results obtained with a real robot manipulator illustrate the viability of the proposed scheme.
  • Extração automática de mapas de atributos baseada em técnica bayesiana para localização de robôs móveis Sistemas Inteligentes

    Miranda, Fábio L. N. de; Ribeiro, Carlos H. C.

    Abstract in Portuguese:

    A solução do problema de determinação da postura (ou localização) é de fundamental importância para a incorporação de autonomia em robôs móveis. Entretanto, devido à natureza inexata do movimento, uma localização precisa não é possível usando unicamente odometria. Faz-se necessário extrair das leituras sensoriais do robô informações que permitam corrigir os desvios intrínsecos a cada ação executada. Neste contexto, os algoritmos de Monte Carlo estimam e atualizam a postura (com base em modelos a priori de sensores e atuadores) através de um conjunto de partículas que simbolizam possíveis posturas do robô no ambiente, associadas a uma crença que indica quão bem estas se aproximam de sua localização real. Complexa, no entanto, é a tarefa de obtenção do modelo sensorial, principalmente quando realizada por meio de técnicas não-automáticas. A idéia central aqui utilizada consiste no treinamento de redes neurais artificiais para extração automática de um mapa de atributos que simplifica o modelo sensorial, usando um método bayesiano (BaLL - Bayesian Landmark Learning) a partir de leituras sensoriais. Este trabalho descreve a implementação utilizando-se como base a plataforma ARIA para simulação de um robô móvel Magellan Pro cujos sensores externos são sonares. Os resultados mostram o funcionamento da técnica e a sua aplicabilidade para a obtenção automática de mapas de atributos.

    Abstract in English:

    Solving the problem of pose determination is a fundamental issue for incorporating the autonomy concept in mobile robots. However, due to the inaccurate nature of movement, localization is not possible if based solely on odometry. Information from other sensor readings must be extracted in such a way that intrinsic errors from action execution can be compensated for. In this context, Monte Carlo Localization estimates and updates pose (based on previously designed sensor and actuator models) by using a set of particles that define possible states the robot can occupy in its working environment, associated to a belief that indicates how close these particles are from the real robot localization. However, sensor model design is a complex task, and hard to be done by non-automatic techniques. The key idea in this paper is to train artificial neural networks for automatically extracting feature maps that simplifies the sensorial model, using a Bayesian method (BaLL - Bayesian Landmark Learning) from sensor data. This work describes an implementation, using as a base the Aria platform to simulate a mobile robot whose external sensors are sonars. Results show the suitability of the method and its applicability for automatic feature map extraction from sonar readings.
  • Evolução diferencial híbrida com programação quadrática aplicada ao problema de despacho econômico de energia elétrica Sistemas Inteligentes

    Coelho, Leandro dos Santos; Mariani, Viviana Cocco

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo propõe-se uma nova metodologia híbrida para resolução do problema de despacho econômico de energia elétrica com o efeito do ponto de válvula. O método híbrido proposto integra evolução diferencial (ED) com a técnica de programação quadrática seqüencial (SQP). A ED é utilizada como otimizador global e a SQP é utilizada para o ajuste fino da otimização, realizada pela ED. A metodologia híbrida e suas variantes são validadas para sistemas teste de 3, 13 e 40 unidades geradoras térmicas com funções incrementais de custo de combustível que levam em consideração o efeito de carregamento devido ao ponto de válvula. O método híbrido proposto supera e providencia soluções promissoras, em termos de eficiência, se comparadas com as obtidas pela ED e SQP sozinhas bem como de outras técnicas propostas na literatura para o problema de despacho econômico de carga com o efeito do ponto de válvula.

    Abstract in English:

    This paper proposes a new hybrid methodology for solving the economic load dispatch problem with valve-point effect. The proposed hybrid method integrates the differential evolution (DE) with the sequential quadratic programming (SQP) technique. The DE is the global optimizer and the SQP is used to fine tune of DE run. The hybrid methodology and its variants are validated for test systems consisting of 3, 13 and 40 thermal units with incremental fuel cost function takes into account the valve-point loadings effects. The proposed hybrid method outperforms and provides quality solutions in terms of efficiency compared with those obtained from DE and SQP alone and other existing techniques for load dispatch problem with valve-point effect.
  • Redes neurais artificiais recorrentes aplicadas na correção de sinais distorcidos pela saturação de transformadores de corrente Sistemas Inteligentes

    Segatto, Ê. C.; Coury, D. V.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma técnica alternativa para a correção de ondas distorcidas provenientes da saturação dos transformadores de corrente (TCs) através de ferramentas inteligentes baseadas em Redes Neurais Artificiais (RNAs) recorrentes. Os TCs estão presentes em Sistemas Elétricos de Potência com a finalidade de proteção e medição, sendo altamente susceptíveis à saturação. O programa EMTP-ATP (Electromagnetic Transients Program) foi escolhido como ferramenta computacional para a simulação de um sistema elétrico utilizado na geração de dados de treinamento e testes para as RNAs. Muitas arquiteturas de redes neurais artificiais foram treinadas e testadas. Resultados promissores relativos ao novo método são apresentados.

    Abstract in English:

    This paper presents an alternative approach to the correction of distorted waveforms caused by the current transformer (CT) saturation. This method uses the Artificial Neural Networks (ANNs) recurrent algorithms. Current transformers are present in the electric power systems for protection and measurements and they are highly susceptible to the saturation phenomenon. The EMTP-ATP software has been chosen as the computational tool to simulate the electrical system in order to generate data to train and test the ANNs. Many ANN architectures were trained and tested. Encouraging results related to the application of the new method are presented.
  • Modelagem de planos de recomposição de sistemas elétricos como grafos CPM/PERT Sistemas De Potência

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

    Abstract in Portuguese:

    Esse trabalho formaliza um modelo de grafos CPM/PERT para viabilizar a representação de planos de recomposição de sistemas elétricos e expõe uma metodologia para derivação automática do mesmo a partir da lista de atividades de um procedimento de recomposição. Essa técnica de montagem automática foi aplicada com sucesso a uma instrução operativa de recomposição pós-blecautes do sistema interligado nacional (SIN), referente a uma porção da rede elétrica do sul do Brasil, que compreende as usinas hidrelétricas de Capivara e Taquaruçu, o corredor de transmissão associado a essas usinas e as subestações de Assis e Londrina.

    Abstract in English:

    This work proposes a computational model based on PERT/CPM graphs to represent power system restoration plans. This model can be automatically derived using the precedence list represented by the restoration actions. This method was successfully applied to a restoration plan developed for a South-Brazilian power network, generating satisfactory results.
  • Utilização de computação móvel para qualificação de rotinas de operação e manutenção de redes de distribuição Sistemas De Potência

    Pretto, Carlos O.; Lemos, Flávio A. Becon; Rosa, Mauro A. da; Santos, Tiago T. dos

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo deste artigo é discutir a utilização de um conjunto de tecnologias de computação móvel (Mobile Computing) para auxílio nas rotinas de planejamento da operação e manutenção de sistemas de distribuição de energia elétrica. Apresenta-se um resumo das principais tecnologias, discutindo-se definições, serviços e aplicações em potencial na área de sistemas de energia. Para ilustrar o artigo é apresentado um caso de utilização prática da tecnologia de Personal Digital Assistant - PDA, para coleta e validação de dados de eventos não programados em sistemas de distribuição, um sistema para auxílio de rotinas de inspeção e manutenção em redes de distribuição e um sistema de comunicação de dados via telefonia celular para uma pequena central hidrelétrica.

    Abstract in English:

    This paper presents an overview on use of mobile computing to support routines of operation and maintenance planning of electrical distribution systems. A review of main technologies is presented, together with a discussion about definitions, services and applications of each one. Some potential utilisation in power system is described. The paper is illustrated with a practical implementation of Personal Digital Assistant - PDA technology to collecting and validation of outage events in electrical distribution systems, another system to aid inspections and maintenance routines using PDA and a communication system to a small hydropower plant using mobile phone network.
  • Effective limitation of line fault currents by means of the series-connected VSC-based facts devices

    Vasquez-Arnez, R.L.; Zanetta Jr., L.C.; Moreira, F.A.

    Abstract in English:

    In this paper, the nearly instantaneous response of the series-connected VSC-based FACTS controllers when used to limit possible fault currents in a compensated line, will be presented. The effectiveness of both FACTS controllers (SSSC and UPFC) towards this system condition was investigated exploring the series voltage effect upon the line. Moreover, it will be shown that the UPFC shunt converter can also contribute to the reduction of such fault currents. The short-circuit current limitation strategy presented herein showed that aside of the power flow control and voltage support commonly carried out by the SSSC and the UPFC, they could also perform this additional functionality, thus offering a useful tool for the protection of the line in which these devices are installed.
  • Reconfiguração de sistemas de distribuição utilizando fluxo de potência ótimo e análise de sensibilidade Sistemas De Potência

    Gomes, Flávio V.; Pereira, José L. R.; Garcia, Paulo N.; Vinagre, Marcio P.; Carneiro Jr, Sandoval

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma nova metodologia de Reconfiguração de Sistemas de Distribuição (RSD) baseada na utilização do Fluxo de Potência Ótimo (FPO) no qual o status das chaves (aberto/fechado) é representado através de funções contínuas. Na metodologia proposta, todas as chaves são consideradas inicialmente fechadas e a partir dos resultados fornecidos pelo FPO, utiliza-se uma técnica heurística para determinar o próximo laço a ser quebrado através da abertura de uma chave. A lista de chaves candidatas a abertura é atualizada e o processo descrito anteriormente é repetido até que todos os laços sejam quebrados, tornando o sistema radial. Este trabalho apresenta resultados e comparações utilizando-se sistemas publicados em três artigos técnicos clássicos encontrados na literatura e em um artigo prévio do autor. Resultados obtidos em sistemas reais de distribuição também serão apresentados.

    Abstract in English:

    This paper presents a new approach for distribution system reconfiguration (DSR) based on optimum power flow (OPF) in which the branch statuses (open/close) are represented by continuous functions. In the proposed approach, all branches are initially considered closed and from the OPF results a heuristic technique is used to determine the next loop to be broken by opening one switch. Then the list of switches that are candidates to be opened is updated and the above process is repeated until all loops are broken, making the distribution system radial. The paper includes results and comparisons on test systems utilized in three classical papers published in the technical literature, as well as in a previous paper by the authors. Results obtained on a real large scale distribution system are also presented.
  • Modelo multi-estágio de otimização para o planejamento da expansão de sistemas de distribuição Sistemas De Potência

    Haffner, Sérgio; Pereira, Luís Fernando; Pereira, Luís Alberto; Barreto, Lucio

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho apresenta-se um modelo para o problema de planejamento em múltiplos estágios da expansão do sistema de distribuição de energia. O modelo de expansão considera a ampliação da capacidade das subestações existentes, a instalação de novas subestações e os diferentes tipos de alterações possíveis nos alimentadores (ampliação, remoção, união, subdivisão, transferência de carga e substituição de condutores). A função objetivo a ser minimizada representa o valor presente dos custos totais de instalação (alimentadores e subestações), de operação e manutenção da rede. O modelo apresentado considera restrições operacionais, relacionadas com a capacidade dos equipamentos e com os limites de tensão, e restrições lógicas, com o objetivo de reduzir o espaço de busca. São apresentadas: (a) uma extensão da formulação linear disjuntiva que é capaz de representar a inclusão, a exclusão e a substituição de ramos da configuração inicial; (b) uma generalização das restrições relacionadas com a criação de novos caminhos que pode ser aplicada em topologias mais complexas. O modelo linear inteiro misto resultante permite que a solução ótima seja obtida através de métodos de programação matemática, tais como o algoritmo branch-and-bound. A validade e a eficiência do modelo apresentado são comprovadas por intermédio de um exemplo de aplicação em uma rede de distribuição em média tensão.

    Abstract in English:

    This paper presents a multi-stage model for the problem of power distribution expansion planning. The expansion model considers the increase of substation capacities, installation of new substations and several alternatives for the feeders (enlargement, removing, merging, splitting, load transfer and conductor replacement). The objective function takes into account the present value of the total installation costs (feeders and substations) and the network operation and maintenance costs. The model also considers the operational constraints, concerning the equipment capacities and voltage limits, and logical constraints used to reduce the search space. In addition, the paper presents: (a) an extension of the linear disjunctive formulation, making possible the inclusion, exclusion and the replacement of the initial configuration branches; (b) a generalization of new paths constraints useful for complex network topologies. With the proposed mixed linear integer model the optimal solution can be achieved by means of mathematical programming methods, like the branch-and-bound algorithm. The validation and the efficiency of the proposed model are based on a medium voltage distribution network taken as an example of application.
  • Estruturas de sincronismo monofásica e trifásica baseadas no filtro de Kalman Eletrônica De Potência

    Cardoso, Rafael; Camargo, Robinson Figueiredo de; Pinheiro, Humberto; Gründling, Hilton Abílio

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo propõe estruturas de sincronismo monofásica e trifásica baseadas na teoria de filtragem ótima. Utiliza-se o filtro de Kalman para a geração dos sinais de sincronismo. Os métodos propostos consideram, explicitamente, em sua formulação, a existência de harmônicos, desequilíbrio de tensão, ruído de medida, transitórios e variações de freqüência. Estas perturbações deterioram o desempenho de muitos algoritmos de sincronismo propostos na literatura. A formulação apresentada aqui faz com que os sinais de sincronismo sejam menos sensíveis a estas perturbações. Adicionalmente, o filtro de Kalman fornece uma maneira de se obter um bom compromisso entre resposta transitória e rejeição a ruídos de medida para os sinais de sincronismo. Também se mostra que os métodos propostos podem ser úteis para fornecerem informações sobre a amplitude, fase instantânea e freqüência da rede, úteis para análise de qualidade de energia. Resultados experimentais utilizando um DSP TMS320F2812 são apresentados para mostrar o desempenho dos métodos propostos.

    Abstract in English:

    This paper proposes single-phase and three-phase synchronization methods based on the optimum filtering theory. The Kalman filter is used for the generation of the synchronization signals. The proposed methods incorporate, explicitly, in the problem formulation the presence of harmonics, voltage unbalance, measurement noise, transients and frequency deviation. These perturbations degrade the performance of many synchronization structures presented in literature. The formulation presented here makes the synchronization signals be less sensitive to these perturbations. It is also shown that the proposed methods can be helpfull to provide information about amplitude, instantaneous phase and frequency of the grid voltages, that can be usefull for purposes of power quality analysis. Furthermore, the Kalman filter provides a way to obtain a good compromise between transient response and measurement noise rejection for the synchronization signals. Experimental results using a DSP TMS320F2812 are presented to show the performance of the proposed schemes.
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