Banca de DEFESA: JOSÉ KLEITON EWERTON DA COSTA MARTINS

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : JOSÉ KLEITON EWERTON DA COSTA MARTINS
DATA : 26/06/2023
HORA: 08:30
LOCAL: Sala virtual do Google Meet: meet.google.com/dri-egxg-gdv
TÍTULO:

Um novo método para sintonia de controladores PID não lineares sob restrições usando modelo Fuzzy Takagi-Sugeno

PALAVRAS-CHAVES:

Modelo Fuzzy Takagi-Sugeno, Compensador Paralelo Distribuído, Controlares PID, Saturação de Atuadores. Funções de Lyapunov Poliédricas.

PÁGINAS: 100
RESUMO:

Majoritariamente, os controladores existentes nas indústrias são da família PID (Proporcional-Integral-Derivativo) desenvolvidos para sistemas lineares, apesar de os processos serem não lineares. Por isso, apresentam perda de desempenho significativa quando atuam fora do ponto de operação para o qual foram projetados. Uma alternativa de controlador é o chamado PDC (Compensador Paralelo Distribuído) que, a partir de um modelo Fuzzy Takagi-Sugeno, resulta em um controlador não linear.

O modelo Fuzzy Takagi-Sugeno é intrinsecamente não linear, devido às funções de pertinência que compõem sua estrutura. Com isso, esse modelo pode representar sistemas não lineares de tal forma que, a partir do modelo físico do sistema, é possível obter um modelo Fuzzy Takagi-Sugeno que o represente de forma exata, o que contribui para a obtenção do PDC. O modelo Fuzzy Takagi-Sugeno pode ser representado pela composição de modelos locais. Na metodologia do controlador PDC são projetados controladores locais, que pode ser um PID, para cada modelo local, assim apresenta a mesma estrutura de regras do modelo Fuzzy Takagi-Sugeno, ou seja, o controlador compartilha as mesmas funções de pertinência.

Normalmente, a garantia de estabilidade do PDC leva em consideração uma função de Lyapunov quadrática como candidata permitindo assim que seja testada por desigualdades matriciais lineares (LMIs) que são solucionáveis usando algoritmos eficientes de otimização convexa. Entretanto, funções de Lyapunov poliédricas vêm apresentando vantagens em relação à função quadrática, sobretudo no que se refere a satisfação de restrições nas variáveis de estado, entrada e saída mostrando sua potencialidade em ser utilizada para a garantir estabilidade e desempenho de um sistema controlador por PDC. Em vista disso, este trabalho propõe um método baseado em otimização para a sintonia de controladores Proporcional-Integral (PI) para sistemas não lineares sujeitos a restrições na variável controlada e saturação do atuador. São apresentadas condições para que um poliedro contido no conjunto de restrições seja invariante em relação a um sistema em malha fechada com um controlador sujeito a saturação. Estas condições são usadas na formulação de um problema de programação bilinear cuja solução fornece os parâmetros do controlador que satisfaz as restrições e um conjunto invariante associado. Ao longo do desenvolvimento do trabalho foram exploradas diversas variações da técnica principal e mostradas suas vantagem e desvantagem através dos resultados.

Os resultados são apresentados em exemplos numéricos. Começando pelos sistemas lineares e testando os controladores I-P e um PI tradicional com um filtro na referência, explorando os estudos de caso com: permissão de saturação, restrições de estados, sistema com atraso de transporte, sistemas de ordem elevada, problema servo e regulador. Em seguida exploramos os sistemas não lineares testando sistemas com e sem o termo afim e controladores com e sem otermo feedforward, explorando os estudos de caso com: permissão de saturação, restrições nos estados e problema servo. Os resultados mostram que o método desenvolvido obtém uma sintonia para o controlador que não viola nenhuma restrição de estado e permite saturação, ilustrando assim sua eficiência.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 1328152 - CARLOS EDUARDO TRABUCO DOREA
Interno - 1451883 - FABIO MENEGHETTI UGULINO DE ARAUJO
Interno - 1445637 - WALLACE MOREIRA BESSA
Externo à Instituição - ANDRÉ FELIPE OLIVEIRA DE AZEVEDO DANTAS - IIN-ELS
Externo à Instituição - LEANDRO LUTTIANE DA SILVA LINHARES - IFPB