Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 21, Issue: 2, Published: 2010
  • Synchronization of chua's system with improved performance using modified backstepping and evolutionary computation Controle Não-Linear

    Grinits, Erick Vile; Bottura, Celso Pascoli

    Abstract in Portuguese:

    Considera-se, neste trabalho, a sincronização otimizada de dois sistemas caóticos de Chua. Propõe-se um procedimento baseado em modificação da técnica de backstepping aliado a um algoritmo genético de forma a se conseguir um melhor desempenho na sincronização de dois sistemas de Chua em termos de esforço de controle em comparação ao método de backstepping tradicional. A modificação no backstepping clássico fundamenta-se em recente Extensão ao Princípio de Invariância de La Salle. Como ilustração da eficácia do método proposto, são apresentadas simulações em Matlab.

    Abstract in English:

    It is considered, in this paper, the optimized synchronization of two Chua's chaotic systems. We propose a methodology based on a modification of backstepping technique allied with a genetic algorithm in order to achieve a better performance in the synchronization of two Chua's systems in terms of control effort when compared to the traditional backstepping method. The modification of classic backstepping is based on a recent Extension to La Salle's Invariant Principle. Matlab simulations are presented to show the effectiveness of the approach.
  • Adaptive fuzzy sliding mode control of uncertain nonlinear systems

    Bessa, Wallace Moreira; Barrêto, Roberto Souza Sá

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma discussão detalhada acerca das propriedades de convergência de um controlador à estrutura variável para sistemas incertos com uma entrada e uma saída (SISO). A abordagem adotada baseia-se na estratégia de controle por modos deslizantes e incorpora um algoritmo difuso adaptativo para compensar imprecisões de modelagem e perturbações externas que possam ocorrer. A limitação de todos os sinais do sistema em malha-fechada e as propriedades de convergência do erro de rastreamento são demonstradas analiticamente através do método direto de Liapunov e do lema de Barbalat. Este resultado corrige conclusões errôneas apresentadas anteriormente na literatura. Uma aplicação do controlador por modos deslizantes difuso adaptativo em um sistema não-linear de segunda ordem também é discutida. Os resultados obtidos numericamente confirmam o desempenho do controlador.

    Abstract in English:

    This paper presents a detailed discussion about the convergence properties of a variable structure controller for uncertain single-input-single-output nonlinear systems (SISO). The adopted approach is based on the sliding mode control strategy and enhanced by an adaptive fuzzy algorithm to cope with modeling inaccuracies and external disturbances that can arise. The boundedness of all closed-loop signals and the convergence properties of the tracking error are analytically proven using Lyapunov's direct method and Barbalat's lemma. This result corrects flawed conclusions previously reached in the literature. An application of this adaptive fuzzy sliding mode controller to a second-order nonlinear system is also presented. The obtained numerical results demonstrate the improved control system performance.
  • Constrained kalman filtering for nonlinear systems: review and new results Estimação De Estados

    Teixeira, Bruno O. S.; Tôrres, Leonardo A. B.; Aguirre, Luis A.

    Abstract in Portuguese:

    O presente artigo considera o problema de estimação de estados para sistemas não-lineares para o caso no qual informação a priori está disponível na forma de restrições no vetor de estados. Apresenta-se uma revisão de métodos investigados na literatura junto com novos resultados. A principal contribuição deste artigo está na categorização dos estimadores de estado com restrições estudados em cinco classes, de acordo com a maneira em que a informação da restrição é tratada, a saber: abordagem das medições aumentadas, de projeção da estimativa, de projeção dos pontos sigma, de programação quadrátrica, e de truncamento. Dois exemplos ilustrativos são discutidos.

    Abstract in English:

    This paper addresses the state-estimation problem for nonlinear systems for the case in which prior knowledge is available in the form of constraints on the state vector. A review of methods investigated in the literature is presented together with new results. The main contribution of this paper is to categorize the investigated constrained state estimators in five groups according to the way in which the constraint information is enforced, namely, measurement augmentation, estimate projection, sigma point projection, quadratic programming, and truncation. Two illustrative examples are discussed.
  • Development and experimental application of fuzzy and conventional controllers to a bioprocess Controle De Processos

    Leite, Manuela Souza; Fileti, Ana Maria Frattini; Silva, Flávio Vasconcelos da

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho propõe a realização de um estudo comparativo do desempenho de controladores Fuzzy e convencional PID aplicados ao controle de temperatura de um processo de precipitação de bromelina do extrato aquoso de resíduos de abacaxi. Uma análise quantitativa da não-linearidade do processo foi realizada baseada na metodologia de curva de reação, aplicada em diferentes momentos da batelada, caracterizando o sistema por possuir diferente sensibilidade às ações de controle ao longo do tempo. O controlador convencional foi sintonizado a partir da aplicação das equações de Ziegler-Nichols aos parâmetros do processo obtidos nos instantes iniciais do experimento, seguido de sintonia fina por tentativa-e-erro. A sintonia do controlador Fuzzy consistiu na alteração do universo de discurso, na base de regras e na disposição das funções de pertinência, utilizando-se para isto o conhecimento obtido na análise das curvas de reação obtidas. Foi observado um melhor desempenho do controlador Fuzzy, apresentando menor valor da integral de erro absoluto multiplicado pelo tempo (ITAE), maior recuperação de atividade enzimática e menor consumo de energia elétrica para o resfriamento do sistema.

    Abstract in English:

    The present work focuses on a comparative study of the performance of Fuzzy and conventional PID controllers applied to temperature control in the bromelain precipitation process from aqueous extract of pineapple wastes. A quantitative analysis of process nonlinearities was performed based on process reaction curves methodology. Different sensitivity to control actions was detected at different batch times. The conventional controller was tuned by applying Ziegler-Nichols equations to the process parameters obtained at the beginning of the experiment, followed by fine tuning based on trial-and-error procedure. Using the knowledge obtained from the reaction curves analysis, the Fuzzy controller tuning consisted in changing the universe of discourse, the rule base and the support sets of membership functions. It was observed that the Fuzzy controller outperformed the PID, showing the smallest value of integral of time multiplied by absolute of the error (ITAE), a great recovery of enzymatic activity and the smallest consumption of electric energy for the system refrigeration.
  • Electronic processing of the photovoltaic solar energy in grid connected systems Eletrônica De Potência

    Casaro, Marcio Mendes; Martins, Denizar Cruz

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica comercial em configuração centralizada e construído com um inversor trifásico de dois estágios capaz de extrair a máxima potência do arranjo de painéis fotovoltaicos. O algoritmo P&O é adotado como técnica de MPPT. O isolamento é realizado por um transformador de alta frequência. O conversor que compõe o estágio CC-CC dispensa a estrutura de controle, pois funciona com razão cíclica e frequência constantes ao longo de toda a faixa de operação. Isto viabiliza o uso de conversores CC-CC ressonantes, cujo rendimento é elevado em altas frequências, favorecendo a compactação da estrutura de potência. Assim, o conversor trifásico série ressonante é escolhido para compor este estágio. O MPPT é transferido para o estágio CC-CA, que, invariavelmente, possui um controlador para a corrente injetada na rede elétrica. O inversor trifásico PWM alimentado em tensão, que compõe o estágio CC-CA, é controlado e modulado vetorialmente. O controle vetorial impõe a transformação de Park as correntes de linha, de onde resulta a corrente de eixo direto. O MPPT utiliza as mesmas variáveis do controlador de corrente e maximiza a corrente de eixo direto, a qual reflete a potência extraída do arranjo fotovoltaico. Assim, nenhuma medição específica para o MPPT é realizada, resultando em economia de sensores.

    Abstract in English:

    This paper presents a grid-connected photovoltaic system in centralized configuration and constructed with a three-phase dual-stage inverter able to extract the maximum power of the PV modules. The P&O algorithm is adopted as MPPT technique. The isolation is achieved by a high-frequency transformer. The converter used in the DC-DC stage dispenses control-loop, its duty-cycle and switching frequency are constants throughout the power operation range. This enables the application of DC-DC resonant converters, whose efficiency is high at high frequencies, favoring compaction of the power circuit. Thus, the three-phase series resonant converter is chosen to integrate this stage. The MPPT is transferred to the DC-AC stage, which, invariably, has a grid current controller. The three-phase PWM voltage-source inverter, in the DC-AC stage, uses vector control and space vector modulation. The vector control requires a Park's transformation from the grid-currents which yield the direct axis current. The MPPT uses the same variables of the grid current controller and maximize the direct axis current which reflects the power flux from the PV array. Thus, any specific measurement to realize the MPPT is not needed, resulting in a small count of sensors.
  • Detection of crosscountry fault and multiple disturbances in oscillographic data based on wavelet transform Sistemas Elétricos De Potência

    Costa, Flávio Bezerra; Souza, Benemar Alencar de; Brito, Núbia Silva Dantas

    Abstract in Portuguese:

    Apresenta-se neste artigo um método de detecção automática de faltas baseado na análise da energia janelada dos coeficientes wavelet das tensões e correntes de fase. O método é capaz de detectar faltas evolutivas e de múltiplos distúrbios transitórios, a exemplo de uma falta seguida por um religamento automático, capturados no mesmo registro oscilográfico. O método também consegue distinguir faltas de algumas ocorrências relacionadas à qualidade da energia elétrica, tais como afundamento de tensão e transitórios de chaveamento. O método é eficaz na identificação dos instantes inicial e final da falta, além de conseguir analisar sinais referentes a linhas de transmissão de diferentes classes de tensão e que tenham sido registrados com frequências de amostragem diversas. Em avaliação de desempenho com registros oscilográficos simulados e reais, o método apresentou bons resultados.

    Abstract in English:

    This paper presents an automatic fault detection method based on the analysis of the wavelet coefficient energies of the phase voltages and currents. The method detects developing faults and multiple transient disturbances such as a fault followed by an automatic line reclosing in a single oscillographic record. The method also sort fault from some power quality disturbances such as voltage sags and switching transients. The times regarding the fault inception and clearance are also identified. Records from a nonspecific line in a generic network with different sampling rates and rated voltages can be evaluated without distinction. The performance of the method was evaluated for both actual and simulated data and good results were obtained.
  • Knowledge discovery in databases of forced outage of distribution utilities Sistemas Elétricos De Potência

    Tronchoni, Alex B.; Pretto, Carlos O.; Rosa, Mauro A. da; Lemos, Flávio A. Becon

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo explora a técnica de Descoberta de Conhecimento em Base de Dados (Knowledge Discovery in Databases - KDD) com o objetivo de qualificar a informação recolhida durante os trabalhos de recomposição de sistemas de distribuição por equipes de eletricistas. Esta qualificação possibilita a utilização de técnicas de Inteligência Artificial (IA) para apoiar decisões de investimentos em planejamento, operação e manutenção de sistemas de distribuição. Com o objetivo de ilustrar a importância dessa qualificação, este artigo apresenta, adicionalmente, a utilização dos resultados da aplicação de KDD para o treinamento de uma Rede Bayseana (RB). A meta principal da RB é auxiliar no diagnóstico de desempenho das redes elétricas, promovendo uma identificação indireta de causas de desligamentos forçados. A análise dos dados coletados durante uma interrupção forçada de energia elétrica indica que o principal objetivo dos eletricistas em campo é a rápida recomposição da rede e, por muitas vezes, as causas que cercam os eventos que originaram as interrupções possuem um alto nível de subjetividade e incerteza, impossibilitando a sua identificação direta. Para ilustrar essa metodologia é apresentado um caso com 570.000 eventos, ao qual o KDD proporciona um novo ambiente - com um número significativo de dados - mais apropriado para o treinamento e validação da RB para identificação de causas de desligamentos não programados.

    Abstract in English:

    This paper tackles the Knowledge Discovery in Databases (KDD) technique in order to qualify the information collected by the field crews during the restoration process of the distribution network. This improvement of the information enables the utilization of Artificial Intelligence (AI) techniques to support decision making in investments planning, operation and maintenance of distribution systems. This qualification allows the use of KDD results to train a Bayesian Network (BN). The aim of the proposed BN is to support the performance diagnostic of electrical networks, promoting an indirect identification of forced outage causes. The analysis of the collected data during a forced outage indicates that the main purpose of field crews is a quick restoration of the network and, several times, the causes surrounding the outage events have a high level of subjectivity and uncertainty, turning impossible its direct identification. To illustrate the methodology, is presented a case with 570.000 events, where KDD provides a new environment - with a significant amount of data - more suitable to train and validate a BN to identification of forced outage causes.
  • Sistema para localização de faltas em linhas de transmissão com subestações conectadas em derivação Sistemas Elétricos De Potência

    Manassero Junior, Giovanni; Senger, Eduardo Cesar; Rodrigues, Emílio César Neves; Nakagomi, Renato Mikio; Pellini, Eduardo Lorenzetti

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho tem por objetivo apresentar o desenvolvimento e a implementação de algoritmos para a localização de faltas em linhas de transmissão com subestações conectadas em derivação. O sistema proposto é capaz de identificar corretamente o ponto de ocorrência do defeito utilizando as componentes de fase dos fasores de tensões e correntes, calculadas através dos registros desses sinais, efetuados por oscilógrafos digitais e/ou relés de proteção instalados nos terminais da linha de transmissão. Os algoritmos que integram este sistema têm acesso aos parâmetros elétricos da linha e informações sobre o tipo de ligação e o carregamento dos transformadores conectados aos terminais das derivações. Este trabalho apresenta também o desenvolvimento dos modelos para os elementos do sistema de transmissão, em componentes de fase. Estes modelos são utilizados pelos algoritmos que integram a metodologia para localização de faltas.

    Abstract in English:

    This paper presents the development and implementation of algorithms for fault location in multi-terminal transmission lines. The proposed fault location system is capable of correctly identifying the fault point based on voltage and current phase components, calculated using measurements of voltage and current signals from intelligent electronic devices, located on the transmission line terminals. The algorithms, which are parte of the system, have access to the electrical parameters of the transmission lines and to information about the transformers loading and their connection type. This work also presents the development of phase component models for the power system elements used by the fault location algorithms.
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