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Título: Estudo de técnica de controle robusto de um sistema sujeito a uma falha operacional tratado como incerteza politópica
Autor(es): Marinho, Felipe
Orientador(es): Buzachero, Luiz Francisco Sanches
Palavras-chave: Desigualdades (Matemática)
Estabilidade
Teoria do controle
Inequalities (Mathematics)
Stability
Control theory
Data do documento: 22-Out-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Cornelio Procopio
Citação: MARINHO, Felipe. Estudo de técnica de controle robusto em sistemas sujeitos a uma falha operacional tratada como incerteza politópica. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2018.
Resumo: Este trabalho contempla o estudo de uma técnica de controle robusto para sistemas lineares dinâmicos sujeitos a falhas operacionais tratadas como incertezas paramétricas do tipo politópica. A técnica abordada para o controle dos sistemas propostos na literatura é retratada como: técnica de projeto robusto sujeita a taxa de decaimento com a otimização da norma do controlador. Os sistemas são, sistema massa-mola-amortecedor e sistema físico Servo-mecanismo CC, em que são equacionados os modelos matemáticos que caracterizam o comportamento dinâmico do sistema. A representação é descrita na forma quadrática de LMIs (do inglês, Linear Matrix Inequalities) com base na teoria de Lyapunov para estabilidade de sistemas dinâmicos. Aplica-se a técnica de controle robusto com taxa de decaimento em ambos os sistemas, com e sem otimização, para posterior comparação dos desempenhos. Os modelos estimados de cada sistema são calculados através do MATLAB. Para o sistema massa-mola-amortecedor, o qual apenas é sujeito a simulação, os resultados para o controlador robusto são obtidos para uma dada condição inicial e as respostas gráficas pertinentes analisadas. O Servo-mecanismo CC é modelado em espaço de estados e a técnica implementada na prática em laboratório utilizando controle por rastreamento. Os controladores robustos são testados em cenários pré-determinados de estudo, analisando as curvas de resposta e as influências dos parâmetros envolvidos, como os ganhos, a taxa de decaimento e a otimização. Conclui-se com abordagens qualitativas e quantitativas o controle robusto com taxa de decaimento com e sem a otimização para os sistemas incertos propostos, chegando-se a reduções significativas nas magnitudes dos controladores, de 94,45% para o sistema massa-mola-amortecedor, 99,99% e 90,39% para o Servo-mecanismo CC.
Abstract: This paper proposes the study of a robust control technique for dynamic linear systems subject to operational failures treated as parametric uncertainties of polytopic type. The technique approached for the control of the systems proposed in the literature is portrayed as: robust design technique subject to decay rate with optimization of the controller’s norm. The systems are, mass-spring-damper system and physical system DC Servo mechanism, in which are matched the mathematical models that characterize the dynamic behavior of the system. The representation is described in the quadratic form of Linear Matrix Inequalities (LMIs) based on the Lyapunov theory for the stability of dynamic systems. It is applied the robust control technique with decay rate in both systems, with and without optimization, for later comparison of the performances. The estimated models of each system are calculated through MATLAB. For the mass-spring-damper system, which is only subject to simulation, the results for the robust controller are obtained for a given initial condition and the relevant graphical responses analyzed. The Servo-mechanism DC is modeled in state space and the technique implemented in the laboratory practice using control by tracking. Robust controllers are tested in pre-determined study scenarios, analyzing the response curves and influences of the parameters involved, such as gains, decay rate, and optimization. We conclude with qualitative and quantitative approaches the robust control with decay rate with and without the optimization for the proposed uncertain systems, arriving at significant reductions in the magnitudes of the controllers, from 94.45% for the mass-spring-damper system, 99.99 % and 90.39% for the DC Servo mechanism.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27373
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