Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 22, Issue: 4, Published: 2011
  • AC power flow for independent operation of interconnected areas Sistemas Elétricos De Potência

    Echeverri, Mauricio Granada; Rider, Marcos J.; Mantovani, José R. Sanches

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo utiliza-se um método de decomposição matemática para resolver um problema de fluxo de carga AC em sistemas de potência compostos de áreas interligadas e administradas por diferentes operadores regionais do sistema elétrico (ORS). A estratégia proposta permite encontrar o ponto de operação de uma determinada área sem conhecer explicitamente os dados da rede das outras áreas interligadas, sendo necessária apenas a troca de informações de fronteira associadas às linhas de interligação. A metodologia baseia-se na decomposição das condições de otimalidade de primeira ordem do fluxo de potência AC que, por sua vez, é formulado como um problema de programação não-linear. Para visualizar melhor o conceito de operação independente de cada ORS, usou-se uma rede neural artificial para simular os cálculos das variáveis de fronteira dos ORS interligados. Um fluxo de carga multi-áreas pode ser visto como uma ferramenta básica que pode ser usada no âmbito de mercados competitivos multi-agentes. O sistema de teste IEEE RTS-96 é utilizado para demonstrar o funcionamento e a eficácia do fluxo de potência AC multi-áreas.

    Abstract in English:

    This paper adjusts a mathematical decomposition approach to the AC power flow problem in power systems with interconnected areas operated by diferent transmission system operators (TSO). The proposed strategy allows finding the operation point of a particular area without explicit knowledge of network data of the other interconnected areas, being only necessary to exchange border information related to the tie-lines between areas. The methodology is based on the decomposition of the first-order optimality conditions of the AC power flow, which is formulated as a nonlinear programming problem. To allow better visualization of the concept of independent operation of each TSO, an artificial neural network have been used to simulate the border information calculation of the interconnected TSOs. A multi-area Power Flow tool can be seen as a basic building block able to address a large number of problems under a multi-TSO competitive market philosophy. The IEEE RTS-96 power system is used in order to show the operation and effectiveness of the decentralized AC Power Flow.
  • Genetic algorithms applied to a faster distance protection of transmission lines

    Coury, Denis V.; Oleskovicz, Mário; Souza, Silvio A.

    Abstract in Portuguese:

    O principal objetivo deste trabalho é implementar uma nova metodologia baseada em Algorítmos Genéticos (AGs) para extração de fasores fundamentais de tensão e corrente em sistemas que possibilite uma proteção de distância mais rápida. Os AGs resolvem problemas de otimização baseados nos princípios da seleção natural. Esta aplicação foi formulada como um problema de otimização, tendo como principal objetivo o de minimizar a estimação do erro entre as formas de ondas em análise. Uma linha de transmissão de 440 kV, com 150 km de extensão foi simulada através do software ATP (Alternative Transients Program) para testar a eficiência do novo método. Os resultados desta aplicação mostram que o desempenho geral do AG foi altamente satisfatório no que diz respeito a velocidade e a precisão na resposta quando comparado ao método tradicional utilizando a Transformada Discreta de Fourier.

    Abstract in English:

    The main purpose of this paper is to implement a new methodology based on Genetic Algorithms (GAs) to extract the fundamental voltage and current phasors from noisy waves in power systems to be applied to a faster distance protection. GAs solve optimization problems based on natural selection principles. This application was then formulated as an optimization problem, and the aim was to minimize the estimation error. A 440 kV, 150 km transmission line was simulated using the ATP (Alternative Transients Program) software in order to show the efficiency of the new method. The results from this application show that the global performance of GAs was highly satisfactory concerning speed and accuracy of response, if compared to the traditional Discrete Fourier Transform (DFT).
  • Dynamic Cognitive Netowrks applied to supevisory control of a fermentation process Sistemas Inteligentes

    Mendonça, Márcio; Arruda, L. V. R.; Neves-Jr, Flávio

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho usa redes cognitivas dinâmicas (Dynamic Cognitive Networks - (DCN), como uma ferramenta inteligente para controle supervisório. As DCNs são uma evolução dos mapas cognitivos fuzzy (Fuzzy Cognitve Map - FCM). Os sistemas inteligentes se baseiam no conhecimento de especialistas a fim de construir modelos com capacidade de inferência e/ou tomada de decisão. Uma arquitetura de controle supervisório para um processo de fermentação alcoólica é desenvolvida a partir da aquisição de conhecimento empírico de um especialista. O objetivo do supervisor é operar o processo em situações normal e crítica. Para isto, propõe-se o uso de uma DCN que incorpora novos tipos de conceitos e relações que não apenas as relações de causa-efeito presentes nos modelos baseados em FCMs. Resultados de simulação são apresentados para validar a arquitetura desenvolvida.

    Abstract in English:

    This paper uses dynamic cognitive networks (DCN) as an intelligent tool for supervisory control. The DCNs are an evolution of fuzzy cognitive maps (FCM). Intelligent systems and tools use expert knowledge to build models with inference and / or decision taking abilities. A supervisory control architecture for an alcoholic fermentation process is developed from the acquisition of empirical knowledge from an expert. The objective of the supervisor is to operate the process in normal and critical situations. For this, we propose the use of a DCN model with new types of concepts and relationships that not only represent cause-effect as in FCM models. Simulation results are presented to validate the architecture developed.
  • A decision mechanism to context inference in pervasive healthcare environments Sistemas Inteligentes

    Copetti, Alessandro; Leite, J. C. B.; Loques, O.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta uma abordagem utilizando sistemas Fuzzy para o monitoramento de saúde de um paciente em ambientes de computação pervasiva. Um modelo de decisão considera três classes de variáveis que constituem as informações de contexto sendo coletadas: ambientais, fisiológicas e comportamentais. Um estudo de caso de monitoramento da pressão arterial foi desenvolvido para identificar situações críticas com base em conhecimento médico. A solução mantém a interpretabilidade de um conjunto de regras definidas, mesmo após uma fase de aprendizado que propõe ajustes nessas regras. Nessa fase, a técnica de agrupamento Fuzzy C-Means foi escolhida para o ajuste das funções de pertinência, usando os centros dos agrupamentos. Uma equipe médica avaliou dados de monitoramento de 24 horas de 30 pacientes e esta avaliação foi comparada com os resultados do sistema. A abordagem proposta demonstrou ser individualizada, identificando situações críticas em pacientes com diferentes níveis de pressão arterial, com uma acurácia de 90% e baixa taxa de falsos negativos.

    Abstract in English:

    This paper presents a Fuzzy approach to monitor the health of a patient in pervasive computing environments. A decision model considers three classes of variables that represent the context information being collected: environmental, physiological and behavioral. A case study of blood pressure monitoring was developed to identify critical situations based on medical knowledge. The solution maintains the interpretability of a set of defined rules, even after a learning phase that proposes adjustments to them. In this phase, the Fuzzy C-Means clustering was chosen to adjust membership functions, using the cluster centers. A medical team evaluated data from 24-hour monitoring of 30 patients and the rating was compared with the results of the system. The proposed approach proved to be individualized, identifying critical events in patients with different levels of blood pressure with an accuracy of 90% and low rate of false negatives.
  • Virtual interpolation of discrete multi-objective programming solutions with probabilistic operation

    Silva, Ricardo C.; Arruda, Edilson F.; Ourique, Fabrício O.

    Abstract in Portuguese:

    Apresenta-se, neste trabalho, um novo método para se tratar a operação em horizonte infinito de uma classe de problemas de programação multi-objetivo. A abordagem proposta considera uma operação estocástica e avalia o custo/lucro médio em horizonte infinito. Para ilustrar a abordagem proposta, um método de duas fases é proposto para resolver um número pré-determinado de K problemas multi-objetivos, de modo a se identificar um conjunto com K pontos pertencentes à região Pareto-ótima. A segunda fase consiste em se buscar um conjunto não-dominado de distribuições de probabilidade no domínio dos K pontos de operação selecionados na primeira fase, que define a probabilidade de se escolher cada um dos pontos de operação em todo instante de decisão. Cada distribuição de probabilidade gera um vetor de funções objetivo no longo prazo e determina-se o conjunto Pareto-ótimo com respeito às médias dos objetivos. A abordagem proposta pode gerar pontos de operação virtuais, com médias de função objetivo que não necessariamente correspondem a um ponto factível de operação. Alguns experimentos numéricos são desenvolvidos para ilustrar a abordagem proposta.

    Abstract in English:

    This work presents a novel framework to address the long term operation of a class of multi-objective programming problems. The proposed approach considers a stochastic operation and evaluates the long term average operating costs/profits. To illustrate the approach, a two-phase method is proposed which solves a prescribed number of K mono-objective problems to identify a set of K points in the Pareto-optimal region. In the second phase, one searches for a set of non-dominated probability distributions that define the probability that the system operates at each point selected in the first phase, at any given operation period. Each probability distribution generates a vector of average long-term objectives and one solves for the Pareto-optimal set with respect to the average objectives. The proposed approach can generate virtual operating points with average objectives that need not have a feasible solution with an equal vector of objectives. A few numerical examples are presented to illustrate the proposed method.
  • Frequency estimation by using error sensors with adaptive delays Controle Não-Linear

    Correa, Diego Paolo Ferruzzo; Bueno, Átila Madureira; Piqueira, José Roberto Castilho

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho é proposta uma solução para a melhoria no desempenho dos Early Error Sensing (EES) Adaptive Time Delay Tanlock Loops (ATDTL) de 1ª ordem apresentados em (Al-Zaabi et al., 2005), quanto a estimação de frequência e tempo de captura. Os EES-ATDTL são Phase-Locked Loops (PLL) digitais utilizados para implementações em hardware, devido à simplicidade da sua estrutura. Teoremas de ponto fixo são usados para se determinar condições sob as quais é possível obter uma convergência rápida no processo de captura e é obtida uma estimativa da frequência de entrada, utilizando um filtro de tipo Gaussiano para melhorar a adaptação do ganho. Os modelos matemáticos usados são os apresentados em (Al-Araji et al., 2006). São feitas simulações para avaliar os resultados teóricos.

    Abstract in English:

    This paper proposes a solution to improve the performance of the first order Early Error Sensing (EES) Adaptive Time Delay Tanlock Loops (ATDTL) presented in (Al-Zaabi, Al-Qutayri e Al-Araji, 2005), regarding to frequency estimation and tracking time. The EES-ATDTL are phaselocked-loops (PLL) used to hardware implementations, due to their simple structure. Fixed-points theorems are used to determine conditions for rapid convergence of the estimation process and a estimative of the frecuency input is obtained with a Gaussian filter that improves the gain adaptation. The mathematical models are the presented by (Al-Araji, Al-Qutayri e Al-Zaabi, 2006). Simulations have been performed to evaluate the theoretical results.
  • A component-based architecture for robot control

    Santini, Diego Caberlon; Lages, Walter Fetter

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho aborda a especificação de uma arquitetura aberta para controle de robôs manipuladores. A arquitetura define políticas para o uso do framework OROCOS. A arquitetura é especificada para um robô manipulador genérico com N juntas, através da definição de modelos de componentes para abstrair o hardware e cada bloco do controlador do robô. Para mostrar a sua generalidade, a arquitetura proposta é utilizada para implementar dois controladores diferentes: um controlador PID independente para cada junta e um controlador com compensação em feedforward. A validação é feita através da implementação em tempo real no robô Janus.

    Abstract in English:

    This work deals with the specification of an open architecture for control of manipulator robots. The architecture defines policies for the use of the OROCOS framework and is specified for a generic manipulator robot with N joints, through the definition of component models to abstract the hardware and each block of the robot controller. To show its generality, the proposed architecture is used to implement two different controllers: an independent PID for each joint and controller with feedforward compensation. The validation is made through the implementation in real-time on the Janus robot.
  • Output-feedback sliding mode control via periodic switching function applied to extremum-seeking Teoria De Controle

    Oliveira, Tiago Roux; Peixoto, Alessandro Jacoud; Hsu, Liu

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo trata do projeto de controle por modos deslizantes para o rastreamento de trajetória em plantas monovariáveis incertas com grau relativo unitário e com sinal de ganho de alta frequência desconhecido, i.e., a direção de controle é assumida desconhecida. Demonstra-se que é possível obter rastreamento global e exato utilizando-se apenas realimentação de saída por meio de uma função de chaveamento periódica e filtros de entrada e saída. Uma vantagem significante desse novo esquema é sua robustez à direção de controle variante no tempo que foi teoricamente justificada para variações do tipo salto e testada com sucesso através de simulações. Essa propriedade torna a abordagem adequada para resolver problemas de busca extremal. Uma aplicação à otimização não-derivativa ilustra a viabilidade prática do esquema de controle proposto.

    Abstract in English:

    This paper addresses the design of a sliding mode tracking controller for single-input-single-output (SISO) uncertain plants with relative degree one and unknown sign of the high frequency gain (HFG), i.e., with unknown control direction. We demonstrate that it is possible to achieve global exact tracking using only output-feedback by means of a periodic switching function and input-output filters based framework. One significant advantage of the new scheme is its robustness to time-varying control direction which has been theoretically justified for jump variations and successfully tested by simulation. Such property makes it adequate for solving extremum-seeking problems. A nonderivative optimizer application illustrates the practical viability of the proposed control scheme.
  • Controle Automático Resenha De Livro

    da Cruz, José Jaime
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