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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26960| Título: | Modelagem baseada em grafos para sistemas de controle descritos por espaços de estados |
| Título(s) alternativo(s): | Graph-based modeling for control systems described by state spaces |
| Autor(es): | Stark, Felipe Augusto |
| Orientador(es): | Jeronymo, Daniel Cavalcanti |
| Palavras-chave: | Sistemas de controle digital Teoria dos grafos Controladores PID Digital control systems Graph theory PID controllers |
| Data do documento: | 20-Ago-2021 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Toledo |
| Citação: | STARK, Felipe Augusto. Modelagem baseada em grafos para sistemas de controle descritos por espaços de estados. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2021. |
| Resumo: | Neste trabalho é proposto um método baseado em grafos para representar sistemas de controle descritos por espaços de estados. Para tal finalidade, descreve-se o estudo de estruturas topológicas de grafos, que qualificam e quantificam as relações de diversos elementos de um conjunto, associando com a teoria de controle moderno, a qual modela sistemas no domínio do tempo com múltiplas variáveis através do método de espaço de estados, para enfim tratar através de uma proposta de modelagem digital a dificuldade de representação de sistemas controlados em termos de complexidade de implementação, adaptabilidade do sistema e também eventuais problemas construtivos dos equipamentos e protótipos utilizados. Os resultados apresentam a análise do estudo de caso de um processo de controle representado na forma de grafos, e os conceitos de controle moderno sobre a representação de grafos. São apresentados também resultados comparativos do controlador LQR, Linear Quadratic Regulator, e do controlador PI, Proporcional Integral, comparados com a proposta de controle na representação de grafo. As comparações utilizam métricas de avaliação de variação de controle, erros absolutos e quadráticos, e determinação de controlabilidade, observabilidade e estabilidade. Conclui-se que o método de análise e controle por meio de grafos é capaz de representar a dinâmica de um sistema descrito em espaço de estados, possibilitando aplicar os conceitos de controle moderno. Os resultados obtidos utilizando uma granularidade de 5 subespaços no espaço de fase evidenciaram melhora nas avaliações de energia de controle e piora na avaliação de seguimentos de referência. |
| Abstract: | In this work, a graph-based method is proposed to represent control systems described by state spaces. For this purpose, it is described the study of graph topological structures, which qualify and quantify the relations of several elements of a set, associating with the modern control theory, which models systems in the time domain with multiple variables through the state space method, to finally treat through a proposal for digital modeling the difficulty of representing controlled systems in terms of complexity of implementation, adaptability of the system and also possible constructive problems of equipment and prototypes used. The results present the case study analysis of a control process represented in graph form, and the concepts of modern control over graph representation. Also presented are comparative results of the LQR, Linear Quadratic Regulator, and PI, Proportional Integral controller, compared to the proposed control on the graph representation. The comparisons use metrics for evaluating control variance, absolute and quadratic errors, and determining controllability, observability, and stability. It is concluded that the graph analysis and control method is capable of representing the dynamics of a system described in state space, making it possible to apply modern control concepts. The results obtained using a granularity of 5 subspaces in the phase space showed improvement in the control energy evaluations and worsening in the evaluation of reference follow-ups. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26960 |
| Aparece nas coleções: | TD - Engenharia de Computação |
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