Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 19, Issue: 3, Published: 2008
  • Redução de ordem no domínio da freqüência baseada na minimização da norma dos coeficientes polinomiais do erro Sistemas Dinâmicos E Sistemas De Controle

    Araújo, José M.; Castro, Alexandre C.; Santos, Eduardo T. F.

    Abstract in Portuguese:

    Redução de ordem de modelos monovariáveis, de sistemas lineares invariantes no tempo, contínuos, descritos por uma função de transferência racional, é uma técnica amplamente difundida na simplificação de modelos, como forma de reduzir complexidade envolvida em análise e projeto. Um método simples para redução de ordem baseado na minimização da norma dos coeficientes do numerador do polinômio de erro é proposto, e diversos resultados apresentados demonstram a validade e o mérito da abordagem.

    Abstract in English:

    Model order reduction for linear-time invariant systems, SISO, given by a rational transfer function, is a well-known technique for model simplification, as a way to reduce complexity involved in analysis and design. A simple method for model order reduction by norm minimization of the error polynomial numerator coefficients is proposed, and many presented results show the validity and quality of this approach.
  • Síntese convexa para sistemas incertos discretos no tempo com atrasos variantes Sistemas Dinâmicos E Sistemas De Controle

    Miranda, Márcio F.; Leite, Valter J. S.

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho são apresentadas condições convexas na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs) que resultam em condições sucientes para teste de estabilidade robusta de sistemas discretos no tempo com atrasos variantes no tempo. Na seqüência, são obtidas condições LMI para a síntese de ganhos robustos para realimentação de estados. Dois tipos de condições são propostas: dependentes do atraso e independentes do atraso. Ambas são convexas e empregam matrizes extras para reduzir o conservadorismo dos resultados. Exemplos da literatura são utilizados para comparar o desempenho das condições aqui propostas com os resultados obtidos em outros trabalhos. É apresentado um estudo de um modelo com incertezas politópicas obtido de um forno industrial elétrico. Nesse estudo, o sistema incerto é estabilizado por meio das condições LMI aqui propostas.

    Abstract in English:

    In this paper some convex conditions are presented in the form of linear matrix inequalities (LMIs), yielding sufcient conditions for testing the robust stability of uncertain discrete-time systems with time-varying delay. In the sequel, LMI conditions for design robust state feedback gains are obtained. Two types of delay conditions are proposed: delay dependent and delay independent. Both of them are convex and employ extra matrices to achieve less conservative results. Examples from the literature are used to compare the performance of the conditions proposed here with the results obtained in other papers. It is presented a study of a model with polyopic uncertainty obtained from an industrial electric heater. In this study, the uncertain system is stabilized by means of the LMI conditions proposed here.
  • Controle ótimo H∞ de sistemas não-lineares com modelos fuzzy takagi-sugeno Sistemas Dinâmicos E Sistemas De Controle

    Andrea, Cristiano Quevedo; Pinto, João Onofre Pereira; Assunção, Edvaldo; Teixeira, Marcelo Carvalho Minhoto; Galotto Junior, Luigi

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho é proposta uma metodologia de rastreamento de sinais e rejeição de distúrbios aplicada a sistemas não-lineares. Para o projeto do sistema de rastreamento, projeta-se os controladores fuzzy M(a) e N(a) que minimizam o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de referência r(t) e o sinal de erro de rastreamento e(t), sendo e(t) a diferença entre a entrada de referência e a saída do sistema z(t). No método de rejeição de distúrbio utiliza-se a realimentação dinâmica da saída através de um controlador fuzzy Kc(a) que minimiza o limitante superior da norma H∞ entre o sinal de entrada exógena w(t) e o sinal de saída z(t). O procedimento de projeto proposto considera as não-linearidades da planta através dos modelos fuzzy Takagi-Sugeno. Os métodos são equacionados utilizando-se inequações matriciais lineares (LMIs), que quando factíveis, podem ser facilmente solucionados por algoritmos de convergência polinomial. Por fim, um exemplo ilustra a viabilidade da metodologia proposta.

    Abstract in English:

    A design method for tracking system with disturbance rejection applied to nonlinear systems using fuzzy control is proposed in this paper. Fuzzy feedforward controllers M(a) and N(a) are designed in order to obtain the tracking system. These controllers minimize the H∞-norm from the reference input signal r(t) to the tracking error signal e(t), where the tracking error signal is the difference between the reference input signal r(t) and the output signal z(t). A dynamic feedback fuzzy controller Kc(a) is designed in order to minimize the H∞-norm from the disturbance input w(t) to the output z(t). The designs are formulated in Linear Matrix Inequality (LMI) framework, such that the optimal solutions of the stated control problems are obtained. Simulation of a practical problem illustrates the effectiveness of the proposed method.
  • Estabilidade robusta de sistemas lineares em tempo discreto sujeitos a atraso no estado Sistemas Dinâmicos E Sistemas De Controle

    Oliveira, Maurício Zardo; Coutinho, Daniel Ferreira

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo aborda o problema de análise de estabilidade robusta de sistemas lineares discretos sujeitos a atraso de transporte e incertezas paramétricas que podem aparecer de forma racional na representação por espaço de estados do sistema. As condições de estabilidade são baseadas em funcionais de Lyapunov-Krasovskii e são obtidas através da aplicação de decomposições não lineares de funções vetoriais racionais. As condições de estabilidade propostas podem ser dependentes e independentes do atraso e são expressas através de desigualdades matriciais lineares (ou LMIs).

    Abstract in English:

    This paper addresses the robust stability analysis problem of uncertain discrete-time linear systems subject to state delay, where the system state-space representation is allowed to be a rational function of the uncertain parameters. The stability conditions are obtained from Lyapunov-Krasovskii functionals with polynomial parameter dependence by means of nonlinear decompositions of rational vector functions. The proposed results are divided into delay dependent and delay independent, and they are expressed in terms of linear matrix inequalities (LMIs) constraints.
  • Esquema de controle adaptativo de tráfego de redes baseado em um algoritmo de predição fuzzy Sistemas Inteligentes

    Vieira, Flávio Henrique Teles; Sousa, Lígia Maria Carvalho; Ling, Lee Luan

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho, propomos um esquema de controle adaptativo de fluxos de tráfego de redes de computadores baseado no modelo fuzzy Takagi-Sugeno (TSK). O esquema de controle proposto evita a ocorrência de congestionamento utilizando o modelo fuzzy TSK para prever adaptativamente o tamanho da fila no buffer nos enlaces. Com o objetivo de ajustar dinamicamente os parâmetros do modelo fuzzy TSK, desenvolvemos um algoritmo de treinamento adaptativo para o mesmo. Os parâmetros das partes de premissa e das partes conseqüentes do modelo são atualizados na primeira etapa do algoritmo de treinamento desenvolvido. Já a segunda etapa consiste de um algoritmo de refinamento dos parâmetros do modelo baseado em gradiente descendente. A eficiência do preditor proposto é avaliada com o uso de traços de tráfego reais em comparação a outros preditores. A partir dos parâmetros do modelo fuzzy TSK, deduzimos uma expressão para a taxa da fonte de tráfego de modo a minimizar a variância do tamanho de fila no buffer e que é parte essencial do nosso esquema de controle. O controle de congestionamento proposto é então aplicado em um cenário de rede composto de vários nós alimentados com fluxos de tráfego real. Comparações realizadas com outros métodos de controle de congestionamento demonstram que o controle de congestionamento proposto provê menores taxas de perdas, assim como a manutenção da taxa de ocupação no buffer abaixo do valor desejado.

    Abstract in English:

    In this work, we propose an adaptive predictive flow control scheme based on the TSK fuzzy model for congestion control in broadband networks. The proposed control scheme intends to avoid congestion by applying a TSK type model to predict the buffer queue length. For this end, we developed an adaptive training algorithm for the TSK model that was incorporated into the proposed control scheme, achieving low loss rate network performance. Our developed fuzzy predictor consists of a two-step algorithm: an adaptive training stage with covariance resetting and a gradiente-based learning algorithm for refining the previous part of the prediction procedure. An evaluation of the proposed predictor is carried out by using real network traffic traces. As essential part of the proposed congestion control scheme, we derive an analytical expression involving the fuzzy model parameters for the control of the flow rates that minimizes the queueing length variance. Further, a network environment is considered and the congestion control is applied to each node of the analyzed scenery. Simulations are made to compare the performance of the proposed adaptive control algorithm to those of some existing control approaches in literature.
  • Algoritmos genéticos e variantes na solução de problemas de configuração de redes de distribuição Sistemas Inteligentes

    Bento, E. P.; Kagan, N.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma metodologia para resolução de problemas de configuração de redes de distribuição, com aplicação à minimização de perdas elétricas. O método utiliza um Algoritmo Genético (AG) básico e algumas de suas variantes para seus operadores genéticos: Seleção, Cruzamento e Mutação. O emprego do AG possibilita a análise de redes reais, sem necessidade de simplificações ou aproximações, o que permite a obtenção de soluções otimizadas em tempos de execução compatíveis para aplicações em atividades de planejamento da expansão e da operação. As variantes do AG permitem melhorar a robustez dos resultados e reduzir os tempos de execução, compatíveis com a aplicação em redes de distribuição. A metodologia proposta é aplicada, inicialmente, a uma rede de distribuição hipotética, onde é conhecida a configuração de perdas mínimas. Diversas alternativas de parametrizações do AG são efetuadas, o que permite a comparação do desempenho de cada alternativa. As melhores alternativas são aplicadas na resolução de uma rede real, mostrando o grande potencial do modelo.

    Abstract in English:

    This paper presents a methodology to evaluate the optimal configuration of radial electric power distribution systems. Network loss minimization is set as the main objective to demonstrate the potential in solving real problems. The proposed framework is based on genetic algorithms (GA), which makes possible the analysis of real sized networks. This allows for attaining optimized solutions in an affordable computation time, especially for expansion and operation planning applications. The method requires neither simplifications nor approximations to the original problem formulation, thus improving the quality of the obtained results. Basic (or canonical) GA and some variants are presented, highlighting main functional characteristics of each alternative and respective parameterization. The proposed methodology is first applied to a hypothetical network, in which the minimum losses configuration is known in advance. Several simulations make possible comparing the performance of each GA parameter. Finally, the best parameter settings are applied to a real sized network, illustrating the promising potential of this methodology.
  • Inductive learning spatial attention

    Santos, Paulo; Needham, Chris; Magee, Derek

    Abstract in Portuguese:

    A proposta deste artigo é investigar a indução automática do foco de atenção a partir da manipulação de objetos sobre uma mesa. Neste trabalho espaço é representado em termos de uma nova proposta de um sistema de referências relativo ao observador e aos objetos. Este sistema de referências chama-se Sistema Cardinal Local e é definido sobre a vizinhança local dos objetos na mesa. Resultados da aplicação da metodologia proposta são apresentados a partir de cinco cenários envolvendo a construção de pilhas de blocos.

    Abstract in English:

    This paper investigates the automatic induction of spatial attention from the visual observation of objects manipulated on a table top. In this work, space is represented in terms of a novel observer-object relative reference system, named Local Cardinal System, defined upon the local neighbourhood of objects on the table. We present results of applying the proposed methodology on five distinct scenarios involving the construction of spatial patterns of coloured blocks.
  • Avaliação da estabilidade de tensão do sistema brasileiro: um caso de estudo Sistemas De Potência

    Affonso, Carolina de M.; Silva, Luciano J. da; Silva, Luis C. P. da

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta resultados de um estudo da atual condição de operação do sistema interligado brasileiro com relação à estabilidade de tensão. As análises são realizadas a partir de dados reais do planejamento e da operação. O sistema é dividido em 4 regiões: Norte, Nordeste, Sul e Sudeste/Centro-Oeste. A margem de estabilidade é obtida para cada uma destas regiões. Os resultados mostram que o sistema interligado brasileiro apresenta margem de estabilidade muito abaixo da sugerida pelos critérios existentes, a qual é limitada pela região Sudeste/Centro-Oeste. Uma análise detalhada para esta área crítica do sistema é realizada. Além de uma avaliação do comportamento da margem de estabilidade de tensão durante um dia típico de semana, esta trabalho apresenta uma análise de contingências. Utilizando a metodologia de análise modal verifica-se a abrangência das contingências, mensurando o impacto de cada contingência como local, de área ou sistêmico.

    Abstract in English:

    This paper presents results of a study of the Brazilian system operation in respect to voltage stability criteria. The analyses are applied using real-life data from the operation and planning. The system is divided in 4 regions: North, Northeast, South and Southeast/West Center. System stability margin is evaluated for each one of these areas. The results show that Brazilian system has stability margin much lower than the existing voltage stability criteria, limited by the Southeast/West Center region. A detailed analysis of this critical area is performed. This paper also presents the stability margin behavior during a typical weekday curve and a contingency analysis. The contingency severity is verified by using the modal analysis technique assessing each contingency impact classifying as local, area or systemic.
  • Algoritmo baseado em afundamentos de tensão para localização de faltas em alimentadores de distribuição de energia elétrica Sistemas De Potência

    Pereira, Rodrigo A. F.; Silva, Luis G. W. da; Mantovani, José R. S.

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho é proposto um algoritmo baseado nas características de afundamentos de tensão para localização de faltas em alimentadores aéreos de distribuição de energia elétrica. Quando uma falta ocorre no alimentador, afundamentos de tensão propagam-se apresentando diferentes características para cada nó do alimentador. A utilização das características dos afundamentos de tensão garante a eficiência e a robustez do algoritmo, o qual fornece resultados adequados para a localização da falta. Um alimentador aéreo, real, trifásico a três fios, 13,8 kV, com 134 nós é utilizado para avaliar o algoritmo proposto. Os resultados dos testes mostram que o algoritmo fornece não somente o provável local da falta, mas também uma área contendo este local. Essas informações são extremamente úteis para as equipes de manutenção localizarem a falta e restabelecerem o fornecimento de energia elétrica.

    Abstract in English:

    In this work, an algorithm based on the voltage sag characteristics for locating faults on overhead distribution feeders is proposed. When a fault occurs in the feeder, voltage sags propagate presenting different characteristics for each feeder node. The usage of voltage sags ensures the efficiency and robustness of the algorithm, which provides quite suitable results for fault location. An overhead, 13.8 kV, three-phase, three-wire, 134-node, real feeder is used in order to evaluate the algorithm. Test results show that the algorithm provides not only the likely faulty node, but also an area enclosing the faulty node is established. This information is extremely useful for maintenance crews to locate the fault and reestablish the power supplying.
  • Técnica de parametrização geométrica para o fluxo de carga continuado baseado nas variáveis tensão nodal e fator de carregamento Sistemas De Potência

    Bonini Neto, Alfredo; Alves, Dilson Amancio

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta um novo esquema de parametrização geométrica para o fluxo de carga continuado que possibilita o traçado completo das curvas P-V, e o cálculo do ponto de máximo carregamento de sistemas de potência, sem os problemas de mau-condicionamento. Esta nova técnica de parametrização geométrica foi obtida a partir da observação das trajetórias de solução do fluxo de carga. A técnica associa robustez com facilidade de compreensão. A singularidade da matriz Jacobiana é eliminada pela adição da equação de uma reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis magnitude da tensão nodal e o fator de carregamento. O uso desta técnica amplia o grupo das variáveis de tensão que pode ser usado como parâmetro. Os resultados obtidos com a nova metodologia para sistemas do IEEE (14, 118 e 300 barras), mostram que as características do método convencional são melhoradas e a região de convergência ao redor da singularidade é ampliada. Vários testes são apresentados com intuito de prover um completo entendimento do método proposto e possibilitar comparação e avaliação do desempenho do esquema de parametrização proposto.

    Abstract in English:

    This work presents a new geometrical parameterization scheme to the continuation power flow that allows the complete tracing of P-V curves and the computation of the maximum loading point of a power system, without ill-conditioning problems. This new geometrical parameterization technique was obtained from the observation of the behavior of power flow solutions path. The technique associates robustness with simplicity and easy interpretation. The Jacobian matrix singularity is overcome by the addition of a line equation, which passes through a point in the plane determined by the bus voltage magnitude and the loading factor variables. The use of this technique enlarges the group of voltage variables that can be used as continuation parameter. The results obtained with the new methodology for the IEEE systems (14, 118 and 300 buses) show that the characteristics of the conventional method are enhanced and the region of convergence around the singular solution is enlarged. Many tests are also presented in intention to provide the complete understanding of the proposed method and to allow the comparison and assessment of the performance of the proposed parameterization scheme.
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