Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica

DEFESAS MARCADAS

Teses de Doutorado

Data: 03/11/2021 - Horário: 13:30
Local: Virtual (link a ser disponibilizado em breve)
Aluna: Mariella Maia Quadros
Orientador(a): Reinaldo Mart�nez Palhares
Co-Orientador(a): Valter J�nior de Souza Leite
Título: Fault Tolerant Control For Nonlinear Systems: New Lpv And Ts Fuzzy Virtual Actuator And Sensor Approaches
Banca:
Prof. Dr. Reinaldo Mart�nez Palhares - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Valter J�nior de Souza Leite - Coorientador ((CEFET/MG))
Prof. Dr. Edvaldo Assun��o ((UNESP/IS))
Prof. Dr. Renan Landau Paiva de Medeiros ((UFAM))
Prof. Dr. Jeferson Vieira Flores ((UFRGS))
Prof. Dr. Lu�s Filipe Pereira Silva ((CEFET/MG))
Resumo/abstract

Resumo

Ao projetar um sistema de controle para processos industriais, deseja-se que este atenda �s especifica��es de desempenho, seja confi�vel, seguro e que tenha estabilidade garantida. No entanto, a ocorr�ncia de falhas pode afetar negativamente a disponibilidade desses sistemas, implicando, em muitos casos, em perdas materiais e de funcionalidade, deteriora��o de desempenho, instabilidade e riscos � seguran�a. Portanto, � crucial que sejam implementados sistemas de controle tolerantes a falhas (FTC, do ingl�s Fault Tolerant Control), para que, mesmo na presen�a de falhas, seja poss�vel garantir a estabilidade do sistema de malha fechada e assegurar um desempenho aceit�vel antes de uma manuten��o adequada. Um dos principais m�todos de projeto FTC utiliza a reconfigura��o de controle quando s�o detectadas falhas nos sensores ou nos atuadores do processo (podendo ser simult�neas). Dessa forma, � inserido um bloco de reconfigura��o entre o controlador e o sistema com falhas, composto de sensores e atuadores virtuais, com o objetivo de receber os sinais de controle e dos sensores e corrigi-los para que o mesmo controlador possa ser utilizado sem a necessidade de re-projeto. Os blocos de reconfigura��o LPV (do ingl�s, Linear Parameter Varying) e fuzzy TS (Takagi-Sugeno) s�o especialmente interessantes, pois permitem representar sistemas n�o-lineares com n�o-linearidades de setor, incorporando-as nos par�metros de escalonamento (LPV) ou vari�veis premissas (TS) e usando estrat�gias de projeto de controle robusto. Nesta Tese, s�o apresentadas novas condi��es suficientes baseadas em LMIs (do ingl�s, Linear Matrix Inequalities) para a s�ntese de sensores e atuadores virtuais robustos a diferentes tipos de falhas para sistemas n�o-lineares descritos por modelos LPV e fuzzy TS. Para o caso fuzzy TS, as condi��es tamb�m permitem lidar com sistemas que possuem entrada desconhecida e cujas vari�veis premissas podem n�o ser medidas, devido � configura��o da planta e/ou falhas de sensores. Com o objetivo de ilustrar a efici�ncia dos m�todos propostos, s�o realizados experimentos em tempo real e simula��es computacionais para controle de n�vel em um sistema MIMO (do ingl�s, Multiple-Input and Multiple-Output) n�o-linear de tanques acoplados.

Abstract

In order to design a control system for industrial processes, it is desired that it satisfies the performance specifications, is reliable, safe and has guaranteed stability. However, the occurrence of faults negatively affects the availability of these systems, implying, in most cases, in material and functional losses, deterioration in performance, instability and safety risks. Therefore, it is crucial to implement fault tolerant control (FTC) systems such that, even in the presence of faults, it is possible to guarantee the stability of the closed-loop system and ensure acceptable performance. One of the main methods for FTC design uses the control reconfiguration when faults are detected in process sensors or actuators (or in both). Then, a reconfiguration block is inserted between the controller and the faulty system, composed of virtual sensors and actuators, in order to receive the control and sensor signals and correct them so that the current controller can be used without the need of redesign. The LPV (Linear Parameter Varying) and TS (Takagi-Sugeno) fuzzy reconfiguration blocks are especially interesting, as they allow to represent classes of nonlinear systems with sector nonlinearities, incorporating them in the scheduling parameters (for LPV) or the premise variables (for TS) and to use robust control design strategies. In this Thesis, new sufficient conditions based on LMIs (Linear Matrix Inequalities) are presented for the synthesis of robust virtual sensors and actuators for nonlinear systems described by LPV and Takagi-Sugeno fuzzy models. For the TS fuzzy case, the conditions also allow dealing with systems that have an unknown input and whose premise variables may not be measured, due to plant configuration and/or sensor faults. In order to illustrate the efficiency of the proposed methods, real-time experiments and computer simulations are carried out for level-control in a nonlinear MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) system of coupled tanks.

Data: 10/12/2021 - Horário: 08:00
Local: ---
Aluna: Daniele Menezes Ferreira
Orientador(a): Sidelmo Magalh�es Silva
Título: Distributed Control Strategy Proposal For Low-voltage Microgrids: Consensus Power-based Control
Banca:
Prof. Dr. Sidelmo Magalh�es Silva - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Danilo Iglesias Brand�o (DEE (UFMG))
Prof. Dr. H�lio Marcos Andr� Antunes (Engenharia El�trica (UFES))
Prof. Dr. Thiago Ribeiro de Oliveira ((UFMG))
Prof. Dr. Fernando de Oliveira Souza (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Waner Wodson Aparecido Gon�alves Silva (Engenharia El�trica (UNIFEI))
Resumo/abstract

Resumo

Os sistemas el�tricos de pot�ncia, que operaram por mais de um s�culo de forma centralizada, v�m passando por um processo de descentraliza��o nos �ltimos anos com a inser��o de pequenas unidades de gera��o de energia. Esses geradores distribu�dos, geralmente providos de fontes renov�veis, pr�ximos das cargas, representam uma forma de atender a uma demanda crescente de energia e de melhorias para o sistema. Em meio a esse processo, no entanto, os geradores distribu�dos v�m sendo inseridos nos sistemas atuais, especialmente no n�vel de distribui��o, sem uma estrutura previamente preparada para que eles operem de forma coordenada e em harmonia com os demais elementos j� presentes, tornando necess�ria a evolu��o desses sistemas. Nesse contexto surgem as denominadas microrredes como um modelo de sistema el�trico capaz de estabelecer essa desejada integra��o em uma estrutura controlada, tanto conectada � rede preexistente ou isolada dela. Para que isso seja poss�vel, um sistema de controle apropriado deve ser desenvolvido, foco deste estudo. Para esse projeto optou-se por uma topologia distribu�da a fim de minimizar a infraestrutura de comunica��o necess�ria. De acordo com a literatura, as estrat�gias de controle distribu�do normalmente baseiam-se no conceito de controle droop. Elas s�o geralmente combinadas com protocolos consenso para lidar com um conflito intr�nseco ao m�todo, precis�o de compartilhamento de pot�ncia ativa/reativa versus regula��o de frequ�ncia/tens�o, o que normalmente requer a incorpora��o de outras t�cnicas necess�rias que aumentam a complexidade do controle. Adicionalmente, o controle do fluxo de pot�ncia e a compensa��o do desequil�brio de corrente no ponto de acoplamento comum com a rede el�trica raramente s�o abordados. Essas limita��es, no entanto, s�o facilmente abordadas pela estrat�gia de controle centralizada Power-Based Control. Dessa forma, a contribui��o deste projeto de doutorado consiste no desenvolvimento de uma estrat�gia de controle secund�rio para estabelecer um controle cooperativo em uma microrrede, baseado no princ�pio de funcionamento do controle centralizado baseado em pot�ncia, mas adotando uma infraestrutura de comunica��o distribu�da por meio do protocolo consenso. Essa nova estrat�gia, denominada Consensus Power-Based Control, � capaz de promover o compartilhamento de pot�ncia ativa e reativa entre as unidades geradoras, em ambos os modos de opera��o, mantendo padr�es satisfat�rios de qualidade de energia, sem perder a possibilidade de atingir macro objetivos. Ela tamb�m proporciona melhoria da confiabilidade e escalabilidade do sistema e contribui para a viabilidade econ�mica do controle em redes geograficamente amplas. O controle consenso baseado em pot�ncia � validado por simula��es em Matlab/Simulink e os resultados obtidos s�o cuidadosamente analisados e comparados com aqueles j� alcan�ados na literatura. Al�m disso, como o protocolo consenso tem uma longa trajet�ria de desenvolvimento em diferentes �reas do conhecimento, uma contribui��o secund�ria deste trabalho � fornecer � comunidade de engenharia el�trica um �nico material com os fundamentos de sistemas multiagentes e teoria consenso, seguido de uma vis�o geral de sua aplica��o em sistemas de controle das microrredes.

Abstract

The electrical power systems, which have operated for more than a century in a centralized manner, have been experiencing a decentralization process in recent years with the insertion of small generation units. This distributed generation, normally based on renewable sources close to the loads, is a way to meet the increasing energy demand towards the system's improvements. In this process, however, they have been inserted especially at the distribution level, without a previously prepared structure to receive these changes and integrate them with the other existing system components, creating the need for the evolution of these systems. In this context, microgrids rise as a system model able to establish this desired integration in a controlled structure, either connected to the preexisting power grid or islanded from it. To make it possible, an appropriate control system must be developed, a key part of these systems, the focus of this study. For the development of this control system, a distributed topology was chosen in order to minimize the use of the necessary communication infrastructure. Most of the existing distributed control strategies, however, are droop-based approaches. They are usually combined with consensus protocols to deal with the trade-off between power sharing accuracy and voltage/frequency regulation, also incorporating other techniques increasing the control complexity. Additionally, power flow control and current unbalance compensation at the point of common coupling with the mains are rarely addressed. These limitations, however, are well dealt with by the centralized strategy Power-Based Control. Thus, the contribution of this doctoral project is to develop a secondary control strategy to establish a cooperative control in a microgrid, based on the operation principle of the centralized power-based control, but adopting distributed communication infrastructure by applying the consensus protocol. This new strategy, called Consensus Power-Based Control, is able to promote the active and reactive power sharing among the generation units, in both operation modes, keeping satisfactory standards of power quality, without losing the possibility of reaching macro objectives. It also increases the system's reliability, scalability and contributes to the economic viability in geographically wide grids. The consensus power-based control is validated by simulations in Matlab/Simulink and the results obtained are carefully analyzed and compared with the ones already achieved in the literature. Additionally, as the consensus protocol has a long trajectory of development in different areas of knowledge, a secondary contribution of this work is to provide to the Electrical Engineering community a single material with the fundamentals of multi-agent systems and consensus theory, followed by an overview of its application to control systems for microgrids.

Exames de Qualifica��o

Data: 28/10/2021 - Horário: 8:00
Local: ---
Aluno: Louren�o Ribeiro Grossi Ara�jo
Título: New Data Augmentation Procedures Based On Selective Sampling For Neural Networks
Banca:
Prof. Dr. Ant�nio de P�dua Braga - Orientador (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Frederico Gualberto Ferreira Coelho (DELT (UFMG))
Prof. Dr. Gustavo Matheus de Almeida (Departamento de Engenharia Qu�mica (UFMG))
Prof. Dr. Carlos Eduardo Ribeiro de Mello (Centro de Ci�ncias Exatas e Tecnologia (Universidade do Esta)

Data: 19/11/2021 - Horário: 8:00
Local: ---
Aluno: Gustavo Rodrigues de Morais
Título: Contribui��o de Um Modelo H�brido de Otimiza��o e Simula��o Em Rede Petri P-temporizada Nas Estrat�gias de Expans�o da Rede Intermodal de Transporte de Soja do Estado do Mato Grosso
Banca:
Prof. Dr. Rodney Rezende Saldanha - Orientador (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Carlos Andrey Maia (DEE (UFMG))
Prof. Dr. Jose Carlos Cesar Amorim (Instituto Militar de Engenharia (IME))
Prof. Dr. Carlos Barreira Martinez (Instituto de Engenharia Mec�nica (UNIFEI))
Prof. Dr. Adriano Chaves Lisboa (Diretor T�cnico - GAIA (GAIA - CEFETMG))
Prof. Dr. Vin�cius Mariano Gon�alves (DEE (UFMG))

Dissertações de Mestrado

Nenhuma defesa de disserta��o marcada

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