Online Neuro-Fuzzy Controller : projeto para estabilidade robusta

• Autor(a) principal: Everthon de Souza Oliveira
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/39453; https://orcid.org/0000-0001-6016-9025
• topic: Controle adaptativo; Estabilidade robusta; Controle Neuro-Fuzzy; Sistemas Fuzzy; Engenharia elétrica; Sistemas difusos; Processamento de sinais

Controle adaptativo é um paradigma de controle já consagrado na solução de problemas que envolvam não linearidades, variância ou incerteza paramétrica, desafios patentes à prática de Engenharia de Controle. Um sistema de controle adaptativo procura realizar de modo simultâneo a identificação de uma planta (implícita ou explicitamente) e o ajuste recursivo dos parâmetros de um controlador designado a controlar essa mesma planta. Devido à característica de aproximadores universais, sistemas fuzzy servem como elemento(s) de um controlador adaptativo. A análise de estabilidade e de robustez de um controlador adaptativo é um problema central no desenvolvimento dessas técnicas e, via de regra, exige o uso de ferramentas de análise não linear. O objetivo deste trabalho foi investigar o problema de estabilidade robusta do Online Neuro Fuzzy Controller (ONFC), um controlador adaptativo baseado em sistema fuzzy com uma estrutura simples e que pode ser aplicado a diversos tipos de processos. Sua eficiência e baixo custo computacional permitiram aplicações bem sucedidas no controle de diversas plantas industriais. Embora muitos trabalhos apresentaram melhorias desde a versão original do ONFC, restava pendente um procedimento de projeto dotado de garantias formais de estabilidade. Além disso, problemas de robustez à pertubações e dificuldades de sintonia dos parâmetros foram apontados em diversas aplicações práticas. Neste trabalho, são apresentadas as condições para a estabilidade robusta do ONFC, aplicado a uma planta linear de única entrada e única saída, considerando as incertezas politópicas do sistema e perturbações externas. É proposto um modelo generalizado, baseado em Model Reference Adaptive Control (MRAC), que inclui uma forma de especificação do desempenho dinâmico desejado. Uma nova lei de adaptação dos parâmetros do controlador é proposta, com taxa de adaptação dinâmica, que garante estabilidade e robustez a ruídos de medição e apresenta melhor desempenho em relação à versão original do ONFC. As condições limiares são dadas na forma de um problema LMI (Linear Matrix Inequality), baseadas no método direto de Lyapunov para o caso discreto. Foram desenvolvidas diretrizes objetivas de projeto do ONFC para aplicação em uma planta linear parcialmente desconhecida, utilizando somente realimentação de saída. Testes numéricos foram realizados aplicando o controlador proposto e outros concorrentes em problemas típicos a fim de indicar suas possibilidades de aplicação. Os resultados de simulação mostram que as modificações propostas conservam a simplicidade e o baixo custo computacional do ONFC, ao passo que lhe dão significativo ganho de desempenho no controle de diferentes tipos de problemas e formalismo de projeto.