Identificação por subespaços e controle com estrutura variável e modos deslizantes com chaveamento suavizado da posição angular do joelho do paciente paraplégico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Magan, Murillo Vilela
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UEL
Texto Completo: https://repositorio.uel.br/handle/123456789/9171
Resumo: Resumo: Este trabalho aborda a técnica de identificação de sistemas multivariáveis por subespaços e o controle com estrutura variável e modos deslizantes, com chaveamento suavizado, aplicado à planta multivariável do paciente paraplégico A principal contribuição desta pesquisa está na utilização de algoritmos de identificação por subespaços que não são polarizados pela presença de ruídos brancos e/ou coloridos, conhecido como método de variáveis instrumentais, utilizando técnicas não iterativas e de rápida obtenção do modelo Foi utilizada uma planta não linear do paciente paraplégico como base para as simulações de identificação As saídas da planta foram levadas empiricamente até o ponto de operação determinado (3º), através de um sinal de rampa e degrau, e então foram aplicados sinais binários pseudoaleatórios para a excitação persistente do sistema nesse ponto de operação Assim, foi obtido um modelo linear, através dos algoritmos de identificação, que melhor representa o sistema em torno do ponto de operação A partir da obtenção do modelo, foi abordado o Controle com Estrutura Variável e Modos Deslizantes de Ordem Completa, no qual uma lei de controle por realimentação de estados com o chaveamento descontínuo é utilizado, fazendo com que a trajetória de estados se mantenha em uma superfície de chaveamento projetada, tornando o sistema insensível a ruídos O projeto dessa superfície foi realizado por abordagem via Desigualdades Matriciais Lineares, no qual foram inseridas restrições de passividade, D-estabilidade, restrição do sinal de entrada da planta e a presença de incertezas paramétricas limitadas em norma, garantindo assim a estabilidade do sistema e um comportamento transitório desejado Foi incluída também uma função contínua saturada suavizada à lei de chaveamento, minimizando o efeito de trepidação presente nas saídas, devido ao chaveamento de alta frequência da lei de controle Os resultados de identificação e controle dessa pesquisa foram obtidos em simulações, através do uso do ambiente Matlab/Simulink, e os mesmos foram analisados por índices de qualidade que comprovam a boa performance das técnicas de identificação e controle
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Universidade Estadual de Londrina, Centro de Tecnologia e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaAbstract: This work proposes the technique of multivariable subspaces identification systems and sliding mode variable structure control, with smoothed switching, applied to the multivariable model of the paraplegic patient The main contribution of this research is the use of subspace identification algorithms that are not polarized by the presence of white and/or colored noises, known as method of instrumental variables, using non-iterative techniques and fast modeling A nonparallel plant of the paraplegic patient was used as the basis for the identification simulations The plant outputs were empirically carried to the given operating point (3°) through a ramp and step signal, and then pseudo- random binary signals were applied for the persistent excitation of the system at that point of operation Then, a linear model was obtained, through the algorithms of identification, which best represent the system around the point of operation From the modeling, the Full Order Sliding Modes Variable Structure Control were approached, where a state feedback control law with batch switching is used, making the state trajectory to remain on a surface designed to make the system insensitive to noise The design of this surface was performed through a Linear Matrix Inequality approach, where passivity, D-Stability, restriction of the plant's input signal and norm-bounded parameter uncertainties were inserted, thus guaranteeing the stability of the system and a desired transient behavior A saturated continuous function has also been adapted to the switching law, thus minimizing the effect of the jitter present in the outputs due to the high frequency switching of the control law The results of identification and control of this research were simulated through the use of the Matlab/Simulink environment, which were analyzed by quality indexes that confirm the good performance of the identification and control techniquesGaino, Ruberlei [Orientador]Cardim, RodrigoBuzachero, Luiz Francisco SanchesMagan, Murillo Vilela2024-05-01T11:49:51Z2024-05-01T11:49:51Z2018.0021.09.2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/9171porMestradoEngenharia ElétricaCentro de Tecnologia e UrbanismoPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaLondrinareponame:Repositório Institucional da UELinstname:Universidade Estadual de Londrina (UEL)instacron:UELinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-07-12T04:20:23Zoai:repositorio.uel.br:123456789/9171Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bibliotecadigital.uel.br/PUBhttp://www.bibliotecadigital.uel.br/OAI/oai2.phpbcuel@uel.br||opendoar:2024-07-12T04:20:23Repositório Institucional da UEL - 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