Sba: Controle & Automação Sociedade Brasileira de Automatica, Volume: 23, Issue: 5, Published: 2012
  • Dynamic compensators for discrete-time systems with varying parameters and application to a Takagi-Sugeno fuzzy system Teoria De Controle

    Klug, Michael; Castelan, Eugênio B.

    Abstract in Portuguese:

    Neste artigo, considera-se o problema de síntese de compensadores dinâmicos por realimentação de saídas para sistemas lineares, discretos no tempo, com parâmetros variantes. Sob a hipótese que os parâmetros variantes podem ser medidos ou estimados em tempo-real, são consideradas duas estruturas de compensadores dinâmicos, com ordem igual a da planta: uma parcialmente dependente e outra completamente dependente dos parâametros. A estabilidade e o desempenho do sistema em malha-fechada são garantidos via a utilização de uma funçao de Lyapunov dependente de parâmetros e condiçõs LMIs são estabelecidas e utilizadas para a síntese dos controladores. Um aspecto importante considerado, e que objetiva a aplicação prática dos resultados, particularmente no controle de sistemas não lineares, é a validade do modelo LPV utilizado para representar localmente o sistema a controlar. Os resultados propostos são aplicados sobre um sistema não linear representado localmente por um modelo fuzzy de Takagi-Sugeno.

    Abstract in English:

    In this article we consider the synthesis of dynamic output feedback compensators for linear discrete-time parameter-varying systems. By assuming that the time-varying parameters can be measured or estimated in real-time, two full-order compensators are considered: one that is partially dependent on the parameters and other that is totally dependent. Closed-loop stability and time performance are verified via a parameter dependent Lyapunov function. LMI conditions are given for the synthesis of the controllers. To cope with practical applications, particularly in the case where the time-varying linear model represents locally the dynamics of a nonlinear plant, additional conditions are also considered to take into account the local validity of the model. The proposed results are applied to a nonlinear system that is locally represented by a Takagi-Sugeno fuzzy model.
  • Application of predictive control techniques within parallel robot

    Lara-Molina, Fabian Andres; Rosário, João Maurício; Dumur, Didier; Wenger, Philippe

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta a aplicação de técnicas de controle preditivo para rastreamento de trajetórias de um robô paralelo. A estratégia de controle preditivo generalizado (GPC), que considera o modelo dinâmico linearizado, é usada para melhorar a precisão de rastreamento das trajetórias. O controlador preditivo generalizado é robustificado devido ao ruído de medição e dinâmicas não modeladas utilizando parametrização Youla. É realizada Uma simulação do robô Orthoglide considerando as incertezas dos parâmetros geométricos e dinâmicos, ruído nos sensores e atritos para duas trajetórias diferentes. Finalmente, o controlador GPC robus-tificado e a técnica de Controle de Torque Computado (CTC) são comparadas. Os resultados das simulações mostram que o controlador GPC robustificado apresenta um melhor desempenho para altas acelerações e também reduz o efeito do ruído no sinal de controle do robô paralelo.

    Abstract in English:

    This paper addresses the position tracking control application of a parallel robot using predictive control techniques. A Generalized Predictive Control strategy (GPC), which considers the linear dynamic model, is used to enhance the tracking position accuracy. The robustification of GPC against measurement noise and neglected dynamics using Youla parameterization is performed. A simulation of the orthoglide robot considering uncertainties related to geometrical and dynamic parameters, sensors noise and frictions is performed on two different trajectories. Finally, it is compared the ro-bustified GPC controller with the classical Computed Torque Control (CTC). The robustified GPC controller shows a better performance for high accelerations and it also reduces the effect of the noise in the control signal of the parallel robot.
  • Wireless coding deadbeat power control for doubly-fed induction aerogenerators in smart grid applications

    Sguarezi Filho, A. J.; Casella, Ivan R. S.; Capovilla, C. E.; Ruppert, E.

    Abstract in Portuguese:

    As redes inteligentes utilizam uma avançada infraestrutura de telecomunicações para promover o gerenciamento de toda a geração, transmissão e armazenagem de energia sobre uma região de maneira muito mais eficiente do que é feito hoje em dia. Entretanto, nas redes inteligentes, a utilização de tecnologias de comunicação sem fio para a transmissão de sinais de monitoramento e controle requerem uma eficiente proteção contra erros na transmissão dos dados, evitando assim sérios problemas à planta energética. Com esse foco, o trabalho trata do projeto de um sistema de controle deadbeat codificado sem fio de potências para um gerador de indução duplamente alimentado voltado à geração eólica para aplicações em redes inteligentes.

    Abstract in English:

    Smart grids comprise advanced communication infrastructure to provide balance supply, demand, and storage of energy over a region in a much more efficient manner than it is done today. However, in a smart grid, the utilization of wireless technologies for transmitting control information requires a powerful error protection to avoid any serious problems to the energétic plant. With this focus, the work is concerned with a wireless coding deadbeat power control system for a variable speed wind doubly-fed induction generator for smart grid applications.
  • On the application of intelligent systems for fault diagnosis in induction motors Máquinas Elétricas

    Santos, Fernanda Maria da Cunha; Silva, Ivan Nunes da; Suetake, Marcelo

    Abstract in Portuguese:

    Muitas pesquisas estão sendo desenvolvidas buscando nos sistemas inteligentes soluções para diagnosticar falhas em máquinas elétricas. Estas falhas envolvem desde problemas elétricos, como curto-circuito numa das fases do estator, ate problemas mecânicos, como danos nos rolamentos. Dentre os sistemas inteligentes aplicados nesta área, destacam-se as redes neurais artificiais, os sistemas fuzzy, os algoritmos genéticos e os sistemas híbridos, como o neuro-fuzzy. Assim, o objetivo deste artigo é traçar um panorama geral sobre os trabalhos mais relevantes que se beneficiaram dos sistemas inteligentes nas diferentes etapas de análise e diagnóstico de falhas em motores elétricos, cuja principal contribuição está em disponibilizar diversos aspectos técnicos a fim de direcionar futuros trabalhos nesta área de aplicação.

    Abstract in English:

    Many researches have been developed in order to design intelligent systems for diagnosing faults in electrical machines. These faults involve since electrical problems, such as short circuit in one phase of the stator, until mechanical problems, such as bearing damage. Among the intelligent systems applied in these situations, we highlight the artificial neural networks, the fuzzy inference systems, the genetic algorithms and the hybrid systems, such as those neuro-fuzzy approaches. This paper describes an overview of the most relevant works in this area, which have obtained promising results from the use of intelligent systems in the processes involved to the fault diagnosis in electrical motors. Its main contribution is in providing several technical aspects in order to address future works in this application field.
  • Model based predictive control technique applied to voltage control of a synchronous generator - experimental results Sistemas Elétricos De Potência

    Moutinho, Marcelo Nascimento; Barra Jr., Walter; Costa Jr, Carlos Tavares da; Barreiros, José Augusto Lima

    Abstract in Portuguese:

    Neste trabalho serão apresentados os resultados da avaliação experimental de uma metodologia de controle digital preditivo auto-ajustavel aplicada ao controle de tensão de um sistema de geração de energia de escala reduzida. Um estimador recursivo baseado no conhecido método de mínimos quadrados é utilizado na etapa de identificação do controlador preditivo proposto. A etapa de cálculo da lei de controle é realizada com o algoritmo Generalized Predictive Controller (GPC). A avaliação experimental foi realizada com testes de resposta ao degrau e rastreamento aplicados em diferentes condições operacionais do sistema de potência estudado. Para fins de comparação, também serão apresentados os resultados da avaliação de um controlador auto-ajustável que utiliza o método de alocação de pólos para a síntese do sinal de controle e três controladores digitais com parâmetros fixos.

    Abstract in English:

    This paper presents the results of the experimental evaluation of a digital self-tuning predictive control methodology applied to the voltage control of a small-scale energy generation system. A recursive estimator based on the well known least-squares method is used in the identification stage of the proposed controller. The stage for calculation of the signal control method is performed with the Generalized Predictive Controller (GPC) algorithm. The experimental evaluation was performed using step perturbations applied in different operating conditions of the studied power system. For comparison purposes, the results of the evaluation of a self-tuning controller using the pole-placement method for the control signal formulation and three digital controllers with fixed parameters also will be presented.
  • An efficient method for solving the problem of Optimal Reactive Dispatch with discrete control of the TAP transformers Sistemas Elétricos De Potência

    Soler, Edilaine M.; Asada, Eduardo N.; Costa, Geraldo R. M. da

    Abstract in Portuguese:

    O problema de Despacho Ótimo de Reativos é um problema de programação não linear com variáveis de controle discretas e contínuas. Devido à dificuldade de solução imposta pelas variáveis discretas o problema é normalmente resolvido considerando-se todas as variáveis como contínuas. Após a solução arredondam-se as variáveis discretas para os seus valores mais próximos e resolve-se novamente o problema. Esta abordagem pode levar a soluções não ótimas ou pode ser impossível obter soluções factíveis. Este artigo apresenta uma abordagem eficiente, no tratamento das variáveis discretas, via função auxiliar tornando o problema contínuo e diferenciável. Simulações com sistemas testes do IEEE foram realizados mostrando a eficiência da abordagem proposta.

    Abstract in English:

    The Optimal Reactive Dispatch problem is a nonlinear programming problem containing continuous and discrete control variables. Owing to the difficulty caused by discrete variables, this problem is usually solved assuming that all variables are continuous. The discrete variables are rounded off to the closest discrete value and the problem is solved again. This approach may provide no optimal or may be impossible to obtain feasible solutions. This paper presents an efficient handling of discrete variables by auxiliary function so that the problem becomes continuous and differentiable. Simulations with IEEE test systems were performed showing the efficiency of the proposed approach.
  • NLP based model for individual plant dispatch in long term hydrothermal planning Sistemas Elétricos De Potência

    Ramos, Tales P.; Silva Junior, Ivo C.; Dias, Bruno H.; Brandi, Rafael B. S.; Marcato, André L. M.; Passos Filho, João A.; Oliveira, Edimar J. de; Iung, Anderson M.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho apresenta um modelo de despacho hidrotérmico à usinas individualizadas, utilizando métodos de otimização baseados em programação não linear. Para tanto, considera-se funções de custo futuro geradas por um modelo de decisão estratégica baseado em programação dinâmica e sistemas equivalentes de energia. O modelo proposto considera diversos cenários históricos de afluências hidrológicas às usinas hidrelétricas, os quais são simulados para um horizonte de planejamento da operação de médio/longo prazo. Os resultados obtidos através do modelo proposto, denominado Modelo Individualizado de Usinas Hidráulicas (MIUH), são comparados com os resultados obtidos a partir da utilização do modelo SUISHI-O adotado pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico Brasileiro (ONS).

    Abstract in English:

    This paper presents a method to the hydrothermal dispatch using optimization techniques based on non linear programming techniques. To do so, the expected cost-to-go functions from a long term operation plannning strategic decision model are used. This decision model is based on stochastic dual dynamic programming and energy equivalent reservoirs. The proposed method considers a set of historical water inflow scenarios to the hydroelectric reservoirs. Those scenarios are used to simulate the long term operation planning to a given horizon. The results obtained from this disaggregation model (MIUH) are compared with those from the model officially adopted in the Brazilian power system, SUISHI-O. The latter is based on operation heuristics aiming at operating the reservoir maintaining the water storag e in similar levels, that is, trying to operate them in parallel.
  • Sistema de tração elétrica flexível baseado em veículos trólebus para alimentação com redes CC e ou CA Eletrônica De Potência

    Melo, Guilherme A.; Oliveira, Rodrigo N.; Brito, Moacyr A. G. de; Gonçalves, Flávio A. S.; Canesin, Carlos A.

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta os principais resultados e o detalhamento da metodologia e equações de controle de um retificador monofásico pré-regulador de 150kW para sistema trólebus. A estrutura proposta possibilita a Correção ativa do Fator de Potência (CFP) com baixos níveis de Distorção Harmônica Total (DHT) na corrente, em conformidade com a norma internacional IEC 61000-3-4. Fruto de um projeto de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação (P) junto à empresa AES Eletropaulo Metropolitana de São Paulo, em parceria com a empresa de transporte Himalaia S.A., o projeto possui como principais objetivos estimular o interesse para a expansão das linhas de trólebus a partir de uma plataforma de alimentação de menor custo de instalação e manutenção, sem a necessidade de subestações retificadoras, e, com vistas a promover a melhoria da qualidade de vida nos grandes centros urbanos. Nessa nova modalidade proposta para o sistema de alimentação, o trólebus pode ser alimentado tanto pelas redes convencionais em corrente contínua (CC) quanto pelas redes de distribuição em corrente alternada (CA), mantendo-se a disposição a dois fios dos sistemas CC, sendo as mudanças de rede de alimentação (CC ou CA) monitoradas e controladas digitalmente. Todo o sistema de gerenciamento e controle do conversor é realizado digitalmente por FPGA XC3S200. Na evolução do sistema proposto, os autores pretendem inclusive eliminar as linhas aéreas de alimentação, através da utilização de postos de alimentação em CA, especialmente desenvolvidos para os pontos de embarque/desembarque de passageiros para este veículo de transporte coletivo, eliminando-se os aspectos visuais negativos das redes de alimentação deste modal, e, reduzindo-se as falhas de operação do sistema.

    Abstract in English:

    This paper presents the main results and the details of methodology and control equations for a single phase 150kW pre-regulator rectifier for trolleybus system. The proposed structure allows Power Factor Correction (PFC) with low Total Harmonic Distortion (THD) in the current and in agreement with IEC 61000-3-4 international standards. The results presented in this paper come from a Research, Development and Innovation (R) project with AES Eletropaulo Metropolitana de São Paulo in partnership with Himalaia S.A. transportation company, and the main goal of this work is focused in encouraging the interest for the expansion of trolleybus paths from a platform with lower cost of installation and maintenance, without the DC substation necessity and looking for better quality life in the metropolitan areas of big cities. In this new proposal of power supply system modality, the trolleybus can be powered by both conventional direct current (DC) system and alternate current (AC) from the grid through a Scott transformer, keeping the two wires feeding system with a digital monitoring of the power supply types (DC or AC). Furthermore, the management and control systems are digitally implemented through a XC3S200 FPGA device. Finally, it should be informed that in the evolution of the proposed system, the authors are also working to eliminate the overhead lines using AC power stations specially developed for boarding/landing stations, removing the associated visual disadvantage of this modal, as well as reducing the system operation failures.
  • A new approach to improve the response time of the FFT-CAN protocol Informação Industrial

    Ataide, Fernando Henrique; Pereira, Carlos Eduardo

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo apresenta uma proposta de modificação do protocolo FTT-CAN para melhorar seu desempenho para aplicações automotivas. O artigo descreve a ideia da proposta, sua implementação e validação experimental. Os resultados obtidos indicam que a modificação proposta realmente melhora o desempenho do protocolo FTT-CAN permitindo uma melhor resposta temporal, sem perder a flexibilidade permitida pelo protocolo.

    Abstract in English:

    This paper proposes some enhancements to the FTT-CAN protocol in order to make it more suitable for real-time distributed embedded applications, such as those that occur in the automotive sector. The paper describes the proposed approach, its implementation and results obtained in experimental validation via a case study in the automotive area. The results obtained indicated the effectiveness of the proposed approach in enhancing the real-time behavior of the FTT-CAN protocol, while still preserving its flexibility aspects.
  • Modeling the sensitivity of GMI samples by neural networks Redes Neurais

    Silva, Eduardo Costa da; Vellasco, Marley M. B. R.; Barbosa, Carlos R. Hall; Monteiro, Elisabeth Costa; Gusmão, Luiz A. P. de

    Abstract in Portuguese:

    Ao longo dos últimos anos, diversos trabalhos têm sido desenvolvidos a fim de se modelar quantitativamente o efeito GMI (Magnetoimpedância Gigante). No entanto, esses modelos adotam simplificações que afetam significativamente seu desempenho teórico-experimental e sua generalidade, e ainda são raros os modelos quantitativos que incorporam parâmetros geradores de assimetria - AGMI (GMI assimétrica) - como, por exemplo, o nível CC da corrente de excitação das amostras GMI. Este trabalho objetiva o desenvolvimento de um novo modelo, suficientemente geral, que incorpore inclusive a assimetria induzida pelo nível CC da corrente de excitação, capaz de guiar os procedimentos experimentais de caracterização das amostras GMI. Assim, este artigo propõe, apresenta e discute a utilização de um modelo computacional baseado em Redes Neurais feedforward Multilayer Perceptron na modelagem da sensibilidade de módulo e fase da impedância do efeito GMI em função do campo magnético, para ligas ferromagnéticas amorfas de composição Co70Fe5Si15B10. O modelo proposto permite a obtenção da sensibilidade a partir de alguns dos principais parâmetros que a afetam: comprimento das amostras, nível CC e frequência da corrente de excitação e campo magnético externo.

    Abstract in English:

    Over the past few years, several studies have been developed in order to quantitatively model the GMI effect (Giant Magnetoimpedance). However, these models adopt simplifications that significantly affect its theoretical-experimental performance and its generalization capability, and models that incorporate parameters that generate asymmetry - AGMI (asymmetric GMI) - such as the DC level of the excitation current of the GMI samples are still rare. This work aims to develop a new model, sufficiently general, which also incorporates the asymmetry induced by the DC level of the excitation current, capable of guiding the experimental procedures of characterization of the GMI samples. Thus, this paper proposes, presents and discusses the use of a computational model based on feedforward Multilayer Perceptron Neural Networks to model the impedance magnitude sensitivity and impedance phase sensitivity, of the GMI effect, as functions of the magnetic field, for Co70Fe5Si15B10 ferromagnetic amorphous alloys. The proposed model allows obtaining these sensitivities based on some of the main parameters that affect it: length of the samples, DC level and frequency of the excitation current and the external magnetic field.
  • Redes neurais artificiais para engenharia e ciências aplicadas: curso prático Resenha De Livro

    Gomide, Fernando A.
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