Orientador: Grace Silva Deaecto

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Esta dissertação trata da síntese e implementação prática do controle cooperativo, via rede de comunicação, de um conjunto de sistemas lineares e invariantes no tempo. Cada um deles representa a dinâmica de um pêndulo invertido, acoplado a um carro, atuado por um motor de corrente contínua,...

Resumo: Esta dissertação trata da síntese e implementação prática do controle cooperativo, via rede de comunicação, de um conjunto de sistemas lineares e invariantes no tempo. Cada um deles representa a dinâmica de um pêndulo invertido, acoplado a um carro, atuado por um motor de corrente contínua, que se move sobre um trilho. A ideia é sintetizar o esforço de controle a ser enviado através da rede para o carro, de forma a manter o pêndulo na posição vertical para cima. O projeto de controle leva em conta que o canal de comunicação apresenta largura de faixa limitada e que, a cada intervalo de tempo, apenas um dos sistemas recebe o sinal de controle atualizado, enquanto os demais mantêm a informação previamente recebida. Um dos benefícios desta política de controle é evitar o congestionamento da rede dificultando, assim, a perda de pacotes no canal de comunicação. Assim, um dos nossos principais objetivos é determinar uma estratégia dinâmica de distribuição dos recursos da rede que permite assegurar estabilidade, bem como otimizar índices de desempenho H2 e Hinf. Esta estratégia atua como um coordenador, gerenciando o envio dos sinais de controle entre os sistemas e, matematicamente, é representada por uma regra de comutação. Inicialmente, o sistema mecânico é analisado, modelado e identificado através de técnicas simples de identificação de sistemas. Com um modelo adequado, o projeto da estratégia de controle com comutação, baseado em desigualdades de Lyapunov-Metzler generalizadas, é realizado. Por fim, a técnica de controle proposta é implementada. Os resultados experimentais obtidos mostram a eficiência da metodologia de controle desenvolvida

Abstract: This master thesis treats the control design and practical implementation of switched cooperative networked control of a set of linear time invariant systems. Each of them represents the dynamics of a pendulum mounted on a motor-driven car that moves on a trail. The idea is to synthesize...

Abstract: This master thesis treats the control design and practical implementation of switched cooperative networked control of a set of linear time invariant systems. Each of them represents the dynamics of a pendulum mounted on a motor-driven car that moves on a trail. The idea is to synthesize the control effort to be transmitted through the network to act in car in order to maintain the pendulum in the inverted vertical position. The control design takes into account that the communication network presents limited bandwidth and that, at each instant of time, only one of the systems is allowed to receive the updated control signal, while the others must remain with the previously received information. Hence, our main goal is to design a cooperative resource sharing dynamic strategy assuring stability as well as H2 and Hinf performance indexes. This strategy acts as a coordinator managing the sending of control signals among the systems and is mathematically represented by a switching rule. Initially, the mechanical system is analyzed, modeled and identified in a simple and precise manner. With a suitable model, the switching control conception and the technique, which is based on the solution of generalized Lyapunov-Metzler inequalities, are presented. Finally, experimental results and simulations show the efficiency of the adopted control methodology

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