Atrasos variantes no tempo realmente degradam o desempenho de um sistema de controle em rede?
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG |
Texto Completo: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27184 |
Resumo: | Atrasos variantes no tempo realmente degradam o desempenho de um sistema de controle em rede? Do ponto de vista da teoria de dados amostrados, para sistemas lineares invariantes no tempo, não há dúvidas que tais atrasos degradam o desempenho dos sistemas de controle em malha fechada. Por outro lado, não é óbvio que o desempenho de um sistema de controle em malha fechada, linear ou não linear, venha a ser degradado quando o intervalo de amostra- gem ou os atrasos são variantes no tempo. Taxas de amostragem e atrasos variantes no tempo configuram-se frequentemente em sistemas de controle em rede, no qual coexistem os paradig- mas de amostragem guiados no tempo e a eventos. Nesta tese é discutido o projeto da lei de controle realimentada onde tais paradigmas são combinados. O resultado é que nenhuma degra- dação de desempenho do sistema em malha fechada é verificada. É mostrado também que ao se utilizar a lei de controle proposta, torna-se possível reduzir o overshoot, o tempo de subida, bem como, o tempo de estabelecimento da resposta ao degrau unitário do sistema de controle, o que se traduz em melhoria do desempenho do sistema de controle em malha fechada. As razões teóricas para tal conclusão são elucidadas e provadas, consubstanciando as contribuições desta tese, onde neste sentido, para viabilizar estudar e provar a estabilidade dos sistemas de controle em questão foi desenvolvido (como suporte matemático) um novo esquema de amostragem por cruzamento de nível, por meio do qual é possível amostrar um sinal com intervalos de amos- tragem variantes no tempo. Evidencia-se ainda que com base na utilização de tal esquema é possível estudar e provar a estabilidade dos sistemas de controle em rede de modo simples, exato e sem conservatividade. Além disso, tal esquema de amostragem pode ser empregado para amostrar sistemas SISOs e MIMOs, variantes ou invariantes no tempo, guiados no tempo ou a eventos, bem como, sob a combinação de ambos os paradigmas - tempo e eventos. Por fim, são apresentados diversos exemplos de aplicação, simulados e experimentais, a partir dos quais é possível consistir as vantagens mencionadas como contribuições deste trabalho. |
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Atrasos variantes no tempo realmente degradam o desempenho de um sistema de controle em rede?Time-varying delays really degrade performance of a networked control system?Sistemas de controle em redeAmostragem variante no tempoAtraso variante no tempoGuiado no tempo e a eventoNetwork control systemsVariant sampling in timeTime-variant delayGuided in time and eventEngenharia ElétricaAtrasos variantes no tempo realmente degradam o desempenho de um sistema de controle em rede? Do ponto de vista da teoria de dados amostrados, para sistemas lineares invariantes no tempo, não há dúvidas que tais atrasos degradam o desempenho dos sistemas de controle em malha fechada. Por outro lado, não é óbvio que o desempenho de um sistema de controle em malha fechada, linear ou não linear, venha a ser degradado quando o intervalo de amostra- gem ou os atrasos são variantes no tempo. Taxas de amostragem e atrasos variantes no tempo configuram-se frequentemente em sistemas de controle em rede, no qual coexistem os paradig- mas de amostragem guiados no tempo e a eventos. Nesta tese é discutido o projeto da lei de controle realimentada onde tais paradigmas são combinados. O resultado é que nenhuma degra- dação de desempenho do sistema em malha fechada é verificada. É mostrado também que ao se utilizar a lei de controle proposta, torna-se possível reduzir o overshoot, o tempo de subida, bem como, o tempo de estabelecimento da resposta ao degrau unitário do sistema de controle, o que se traduz em melhoria do desempenho do sistema de controle em malha fechada. As razões teóricas para tal conclusão são elucidadas e provadas, consubstanciando as contribuições desta tese, onde neste sentido, para viabilizar estudar e provar a estabilidade dos sistemas de controle em questão foi desenvolvido (como suporte matemático) um novo esquema de amostragem por cruzamento de nível, por meio do qual é possível amostrar um sinal com intervalos de amos- tragem variantes no tempo. Evidencia-se ainda que com base na utilização de tal esquema é possível estudar e provar a estabilidade dos sistemas de controle em rede de modo simples, exato e sem conservatividade. Além disso, tal esquema de amostragem pode ser empregado para amostrar sistemas SISOs e MIMOs, variantes ou invariantes no tempo, guiados no tempo ou a eventos, bem como, sob a combinação de ambos os paradigmas - tempo e eventos. Por fim, são apresentados diversos exemplos de aplicação, simulados e experimentais, a partir dos quais é possível consistir as vantagens mencionadas como contribuições deste trabalho.Time varying delays really degrade the performance of a networked control system? Point of view of sampled data theory for linear time-invariant system is no doubt that time-invariant delays degrade the closed loop performance of linear feedback control systems. On the other hand, it is not obvious that the performance of a linear or nonlinear feedback control system will be degraded when the sampling rate and the time delay are both time-varying. Time-varying sampling rates and time-varying delays appear quite often in a networked control system where time-driven (sensing signals) and event-driven (control actions) paradigms coexist. This thesis discusses the design of feedback control law where these two paradigms are combined and thus, there is no performance degradation of the closed loop system. The document shows that by using the proposed control law we improve the performance like visible reduction of overshoot, rise time and settling time. These facts can be interpreted as improvements of the feedback control system performance. The theoretical reasons of these improvements are elucidated and proved and are contributions of this thesis. At the end, a new level-crossing sampling scheme was developed to make feasible and to prove the stability of the proposed networked control systems in an easy way with accuracy and in a non-conservative way. This new scheme is able to sample a signal with time-varying sampling intervals. Besides, this new sampling scheme can be used with SISO and MIMO systems, time-varying or not, time- or event-driven, or yet under combinations of both time and events. Lastly, several simulated and experimental examples are shown and the results of those are used to elucidate the mentioned advantages as contributions of this thesis.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEIPÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICAUFCGLIMA, Antonio Marcus Nogueira de.LIMA, A. M. N.LIMA, ANTONIO MARCUS N.LIMA, ANTÔNIO.http://lattes.cnpq.br/2237395961717699MORENO, Ubirajara Franco.MORENO, U. F.Moreno, Ubirajara F.Ubirajara F. Moreno.http://lattes.cnpq.br/8684312710987598DÓREA, Carlos Eduardo Trabuco.DOREA, C. E. T.DOREA, CARLOS E. T.CARLOS E. T. DÓREA.http://lattes.cnpq.br/0143490577842914VASCONCELOS, Luis Gonzaga Sales.VASCONCELOS, L. G. S.VASCONCELOS, L.Vasconcelos, Luís Gonzaga Sales.http://lattes.cnpq.br/9456860386065509OLIVEIRA, Alexandre Cunha.OLIVEIRA, A. C.OLIVEIRA, ALEXANDRE C.CUNHA OLIVEIRA, ALEXANDRE.http://lattes.cnpq.br/6699829609793478SILVA, Alfranque Amaral da.2018-08-312022-09-14T14:14:04Z2022-09-142022-09-14T14:14:04Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/27184SILVA, Alfranque Amaral da. Atrasos variantes no tempo realmente degradam o desempenho de um sistema de controle em rede? 2018. 271 fl. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica), Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Centro de Engenharia Elétrica e Informática, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2018.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2022-09-14T14:14:04Zoai:localhost:riufcg/27184Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512022-09-14T14:14:04Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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