Otimização do posicionamento de sensores e atuadores para o controle com realimentação de saída utilizando critério de desempenho quadrático (2018)
- Authors:
- Autor USP: CRUZ NETO, HELIO JACINTO DA - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- Subjects: SISTEMAS DINÂMICOS; CONTROLE ÓTIMO
- Keywords: CONTROLE DE ESTRUTURAS; CONTROLE ÓTIMO COM REALIMENTAÇÃO DE SAÍDA; POSICIONAMENTO ÓTIMO DESENSORES E ATUADORES
- Language: Português
- Abstract: Estruturas flexíveis estão sujeitas a excitações desconhecidas que podem causar danos. Um dos possíveis artifícios para lidar com este problema é a teoria de controle de sistemas dinâmicos. Em particular, uma técnica que suscita o interesse para aplicação nesta classe de sistemas é o controle ótimo, devido às suas boas propriedades de resposta e factibilidade, podendo ser aplicado até através de circuitos analógicos. O contratempo desta técnica é a necessidade de um número de sensores igual ao número de estados do sistema, o que para estruturas é inviável. Como uma alternativa, pode se empregar os procedimentos usuais de restrição de realimentação do sinal medido. No entanto, estes casos não consideram o projeto das matrizes de saída e entrada, fator determinante para o controle de vibrações em estruturas. O objetivo deste trabalho é preencher esta lacuna. Inicialmente, são introduzidos alguns conceitos das teorias de controle ótimo, dinâmica estrutural e sobre métodos de discretização em séries. Em seguida, determinam-se as condições necessárias de otimalidade considerando como variáveis de otimização o ganho e as posições dos sensores e atuadores. Determinadas as condições, investigam-se os principais desafios para solução destas equações, dados pela existência de parâmetros que estabilizem o sistema e a dependência do ponto ótimo em relação à condição inicial do sistema. O primeiro é resolvido a partir da especificação do sistema linear para uma forma modal e utilizando funções de controle de Lyapunov, o que adicionalmente proporciona o resultado de que o controle colocalizado é um controle ótimo. Para o segundo são propostas duas soluções, sendo uma utilizada para determinar as posições dos atuadores para projetar um controle LQR com desempenho satisfatório, e a outra para determinar os ganhos e posições dos sensoresde modo a obter um controle com realimentação de saída com desempenho próximo ao LQR projetado. Os resultados obtidos a partir da aplicação da metodologia desenvolvida em exemplos da dinâmica estrutural revelaram um desempenho notável. Mesmo para uma razão pequena entre o número de sensores pelo número de estados obteve-se um desempenho equivalente ao LQR, exibindo também propriedades robustez consideráveis em relação às variáveis de otimização. Conclui-se que a metodologia desenvolvida é uma boa alternativa para as técnicas de controle LQR e LQG
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2018
- Data da defesa: 02.03.2018
-
ABNT
CRUZ NETO, Hélio Jacinto da. Otimização do posicionamento de sensores e atuadores para o controle com realimentação de saída utilizando critério de desempenho quadrático. 2018. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2018. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-25052018-174813/. Acesso em: 11 fev. 2026. -
APA
Cruz Neto, H. J. da. (2018). Otimização do posicionamento de sensores e atuadores para o controle com realimentação de saída utilizando critério de desempenho quadrático (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-25052018-174813/ -
NLM
Cruz Neto HJ da. Otimização do posicionamento de sensores e atuadores para o controle com realimentação de saída utilizando critério de desempenho quadrático [Internet]. 2018 ;[citado 2026 fev. 11 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-25052018-174813/ -
Vancouver
Cruz Neto HJ da. Otimização do posicionamento de sensores e atuadores para o controle com realimentação de saída utilizando critério de desempenho quadrático [Internet]. 2018 ;[citado 2026 fev. 11 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18149/tde-25052018-174813/ - Active control of stick-slip oscillations in oil-well drilling systems
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