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This study analyzes the influence of the team’s creativity on process innovation and process innovation on organizational performance. Besides, it analyzes the effect of interactive and diagnostic use of control systems on the creativity of the team and organizational performance. We realized a survey with Brazilian startup managers registered on the LinkedIn website and obtained a sample of 102 valid answers. We applied a structural equation modeling technique to test the research hypothesis. The results indicate a positive influence of the team's creativity on process innovation and process innovation on organizational performance. Furthermore, the interactive use of control systems shows a direct and positive influence on the team's creativity and organizational performance, which is also influenced by the diagnostic use of control systems. However, we did not find any evidence indicating that the diagnostic use of control systems negatively influences the team’s creativity, as proposed in the literature. These discoveries contribute by providing insights for research that address elements related to creativity and innovation, especially in management accounting. It also contributes to startup management practice when identifying elements that could impact organizational results, highlighting the effects of creativity and control systems. Este estudio analiza la influencia de la creatividad del equipo en la innovación de los procesos y la innovación de los procesos en el desempeño organizacional. También analiza el efecto del uso interactivo y el uso diagnóstico de los sistemas de control en la creatividad del equipo y en el desempeño organizacional. Se llevó a cabo una encuesta con gerentes de startups brasileñas registrados en la red LinkedIn y se obtuvo una muestra de 102 respuestas válidas. Para probar las hipótesis de investigación, se aplicó la técnica de modelado de ecuaciones estructurales. Los resultados indicaron influencia positiva de la creatividad del equipo en la innovación de los procesos y en el desempeño organizacional. Además, el uso interactivo de los sistemas de control presenta influencia directa y positiva en la creatividad de los equipos y en el desempeño organizacional, que también está influenciado por el uso diagnóstico de los sistemas de control. Sin embargo, no se encontró evidencia de que el uso diagnóstico de los sistemas de control tenga influencia negativa en la creatividad del equipo, como se propone en la literatura. Estos hallazgos contribuyen proporcionando perspectivas para la investigación que aborda elementos relacionados con la creatividad y la innovación, especialmente en el campo de la contabilidad de gestión. También contribuye a la práctica de gestión en startups al identificar elementos que pueden influir en los resultados organizacionales, destacando los efectos de la creatividad y los sistemas de control. Este estudo analisa a influência da criatividade da equipe na inovação de processos e da inovação de processos no desempenho organizacional. Além disso, analisa o efeito do uso interativo e do uso diagnóstico dos sistemas de controle na criatividade da equipe e no desempenho organizacional. Uma survey foi realizada com gestores de startups brasileiras cadastrados na rede LinkedIn e se obteve uma amostra de 102 respostas válidas. Para testar as hipóteses da pesquisa aplicou-se a técnica de modelagem de equações estruturais. Os resultados indicaram influência positiva da criatividade da equipe na inovação de processos e dessa no desempenho organizacional. Ademais, o uso interativo de sistemas de controle apresenta influência direta e positiva na criatividade da equipe e no desempenho organizacional, que também é influenciado pelo uso diagnóstico de sistemas de controle. Entretanto, não foram encontradas evidências de que o uso diagnóstico dos sistemas de controle exerce influência negativa na criatividade da equipe, como proposto pela literatura. Esses achados contribuem ao propiciar insights para a pesquisa que contempla elementos relacionados à criatividade e inovação, especialmente no campo da contabilidade gerencial. Contribui ainda para a prática da gestão em startups, ao identificar elementos que podem impactar nos resultados organizacionais, destacando-se efeitos da criatividade e dos sistemas de controle.

Mestrado de dupla diplomação com o Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca - CEFET/RJ Existem diversas aplicações na engenharia em que os sistemas mecânicos estão sujeitos a excitações que provocam vibrações não desejadas, que por sua vez, geram efeitos desfavoráveis. Para controlar tais vibrações existem três sistemas de controle, sistemas de controle passivo, ativo e semiativo. Através de simulações numéricas no Matlab/Simulink, utiliza-se um modelo de ¼ de veículo com dois graus de liberdade para comparar o desempenho dos três sistemas de controle, sendo que para o sistema de controle semiativo, foi analisado um controlador com lei de controle ótimo e um com lógica difusa. Verificou-se a não linearidade dos amortecedores magneto-reológicos e foi feito uma análise da influência dos parâmetros da suspensão na resposta do sistema. As simulações realizadas mostraram, por meio de uma análise do valor eficaz, que de fato os sistemas de controle ativo e semiativo proporcionam melhor conforto se comparado ao sistema de controle passivo, com destaque ao controlador semiativo com lei de controle ótimo que obteve resultados próximos ao controle ativo. There are several applications in engineering in which mechanical systems are subject to excitations that cause unwanted vibrations, which generate unfavorable effects. To control such vibrations there are three control systems, passive, active and semi-active control systems. Through numerical simulations in Matlab/Simulink, a ¼ vehicle model with two degrees of freedom is used to compare the performance of the three control systems. For the semiactive control system, a optmal controller was analyzed and one with fuzzy logic. The non-linearity of the magneto-rheological dampers was verified and an analysis of the influence of the suspension parameters on the system response was carried out. The simulations carried out showed, through an RMS analysis, that in fact the active and semiactive control systems provide better comfort compared to the passive control system, with emphasis on the semiactive controller with optimal control obtained results close to the active control.

Orientador: Prof. Dr. Alexandre José Santana Tese (doutorado em Matemática)--Universidade Estadual de Maringá, Dep. de Matemática, Programa de Pós-Graduação em Matemática, Área de Concentração: Geometria e Topologia, 2022 In this thesis we presente our study of control sets with non void interior for homogeneous bilinear control systems and affine control systems definedon Rn; considering that the control range is a bounded set. For homogeneous bilinear control systems the control sets are characterized using the Lie álgebra rank condition for the induced system on projectives pace. This is based on a classic Diophantine approximation result. For affine control systems we start by studying the control sets around the equilibrium points, with more attention to the case where these sets are unbounded. Then, we started to consider periodic trajectories, so our study started to consider spectral properties. For hyperbolic systems, we prove that there is a unique control set with nonvoid interior, and if the system is uniformly hyperbolicthen it is bounded. For non hyperbolic systems we prove that every control set with a nonvoid interior is unbounded. We induce a system inprojectives pace and study some relation between control sets and chain control sets of na affine control system and its homogeneous part. Nesta tese apresentamos nosso estudo sobre conjuntos controláveis com interior não vazio para sistemas de controle bilinear homogêneo e sistemas de controle afim definidos em Rn; considerando que a imagem de control e é um conjunto limitado. Para sistemas bilineares homogêneos os conjuntos controláveis são caracterizados usando a condição do posto da álgebra de Lie para o sistema induzido no espaço projetivo. Isto é baseado em um resultado clássico de aproximação Diofantina. Para sistemas de controle afim nós começamos estudando os conjuntos controláveis em torno dos pontos de equilíbrio, com maior atenção para o caso em que estes conjuntos são ilimitados. Em seguida, passamos a considerar trajetórias periódicas, assim nosso estudo passou a considerar propriedades espectrais. Para sistemas hiperbólicos, provamos que existe um único conjunto controlável com interior não vazio, e se o sistema for ainda uniformemente hiperbólico então este é limitado. E para sistemas não hiperbólicos nós provamos que todo conjunto controlável com interior não vazio é ilimitado. Nós induzimos um sistema no espaço projetivo e estudamos algumas relações entre conjuntos controláveis e conjuntos controláveis por cadeias de um sistema de controle afim e sua parte homogênea.

Orientadores: Wagner Caradori do Amaral, Ricardo Jose Grabrielli Barreto Campello Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: o interesse na utilização de algoritmos de controle sofisticados cresce no meio industrial devido à necessidade de melhor qualidade dos produtos produzidos. Uma abordagem que vem ganhando destaque é a utilização de sistemas de controle não-linear que modelam os sistemas por meio de multimodelos lineares. Neste contexto, este trabalho apresenta a modelagem e controle de sistemas não-lineares através de controladores preditivos não-lineares que utilizam multimodelos lineares. Os controladores preditivos baseados em modelos (MBPC - Model Based Predictive Controllers) são controladores cuja principal característica é a utilização de um modelo na determinação de um conjunto de previsões de saída, e a lei de controle é calculada em função destas previsões minimizando-se uma função de custo. O desempenho deste controlador depende da qualidade do modelo utilizado para predição dos sinais de saída. A proposta do trabalho é modelar as não-linearidades do processo sob controle através de modelos fuzzy Takagi-Sugeno - TS com funções de base ortonormal - FBO nos conseqüentes das regras. As FBO's apresentam diversas características conceituais e estruturais de interesse na elaboração dos modelos utilizados nos controladores preditivos, como a ausência de realimentação de saída, o que evita a propagação de erro, além de outras que serão discutidas ao longo deste trabalho. Os parâmetros de um modelo fuzzy TS a serem determinados são os antecedentes das regras, com suas funções de pertinência, e as funções nos conseqüentes das regras, que neste trabalho dar-se-ão de forma automática, sendo os antecedentes das regras obtidos através de agrupamento fuzzy (fuzzy clustering) das amostras de entrada e saída. Para esta tarefa será utilizado o algoritmo de GustafsonKessel. A fim de determinar o número de grupos que irão compor o modelo e, por conseqüência, defil)ir o número de regras e modelos locais, utilizar-se-ão critérios que avaliam a qualidade dos agrupamentos juzzy, como Fuzzy Silhouette, Fuzzy Hipervolume, Average Partition Density e Average Within-Cluster Distance, sendo proposta a combinação dos resultados obtidos em cada um dos critérios. O controle é feito de forma que, para cada modelo local, presente no modelo fuzzy TS-FBO, tem-se um controlador atuando sobre este. As ações de controle locais são combinadas conforme a ativação de cada regra do respectivo modelo local, e a ação de controle global resultante dessa combinação é aplicada ao processo a ser controlado. A abordagem proposta apresenta vantagens estruturais na modelagem e controle de processos nãolineares, quando comparado a outras metodologias de modelagem (como modelos polinomiais NARMAX) e controle, uma vez que esta abordagem é composta de uma estrutura simples com modelos locais lineares (ou afins) formados por FBO's. Para ilustrar o que foi desenvolvido, são apresentadas, no final destes trabalho, implementações na modelagem e controle de processos não-lineares Abstract: The use of advanced control strategies has been increased in the last years due to the needs of more accurate quality on products. An approach that seems attractive on control and modeling of the nonlinear processes is the use of multiple linear models. In this context, this work presents an altemative approach for modeling and controlling nonlinear processes through nonlinear predictive control (NMBPC) using multi-models. The main characteristic of the Model Based Predictive Controllers is the use of a model for the determination ofthe output predictions. The controllaw is derived based on these output predictions, minimizing a specified cost function. Its performance is directly related to the quality of the model predictor. Therefore, in this work, the process is modeling through Takagi-Sugeno- TS fuzzy models with orthonormal base functions - OBF - on the mIes consequents. OBF' s models present several conceptual and structural characteristics of interest on the elaboration of models predictors, such as, absence of output recursion and feedback of prediction errors, often leading to superior performances over long-range horizon predictions and natural decoupling between multiple outputs; there is no need for previous knowledge about the relevant past terms of the system signals; the representation of a stable system is assuredly stable; tolerance to unmodeled dynamics; ability to deal with time delays. The antecedents ofthe TS fuzzy models are obtained through fuzzy c1ustering ofthe input and output measures. The algorithm of Gustafson-Kessel is used to perform this task. In order to determine the number ofthe local models, clustering validity criteria such as Fuzzy Silhouette, Fuzzy Hipervolume, Average Partition Density e Average Within-Cluster Distance are used. A predictive controller is derived for local model and the global controllaw is obtained by combining each local control law, using the degree of activation of every mIe of the respective local model. The proposed approach presents structural advantages in the modeling and controlling nonlinear process, when compared to other modeling (like polynomial models-NARMAX) and controlling strategies, as this approach is constituted of a simple structure with linear local models using OBF' s. The performance of the proposed strategies is illustrated using some simulated examples Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Paulo Augusto Valente Ferreira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: A área de Sistemas de Controle é uma das mais antigas da Engenharia, lidando com problemas de análise e projeto de controladores (sistemas dinâmicos) com vistas a obter o comportamento desejado para o sistema dinâmico em estudo. Mais recentemente, com a emergência de sistemas dinâmicos descentralizados conectados por redes de comunicação, surgiu a necessidade de rever a estrutura de controle, que passou a contemplar tanto objetivos locais (individuais) quanto de grupos de sistemas. O principal objetivo dessa dissertação é apresentar um algoritmo de controle para sistemas dinâmicos multiagentes conectados por uma rede de comunicação utilizando Teoria dos Jogos. Este objetivo é alcançado com a noção de Equilíbrio Correlacionado em Grafos. O resultado é um algoritmo capaz de induzir um comportamento de consenso em missões de sincronização de agentes para estados pré-determinados. O algoritmo foi bem sucedido em missões de sincronização com a presença de nó líder, cujo comportamento estabelece o consenso a ser seguido pelos demais agentes do sistema Abstract: Control systems is one of the most traditional areas in Engineering, dealing with analysis and design problems concerned to controllers (dynamic systems), aiming at obtaining a prescribed behavior for the control system under study. More recently, with the emergence of decentralized dynamic systems connected by communications networks, it became necessary to restate the structure of the control system, which, in these circumstances, needs to contemplate both local (individual) and global objectives. The main objective of this dissertation is to present a control algorithm for multi-agent dynamic systems connected by a communication network by using Game Theory. This objective is accomplished by means of the concept of Correlated Equilibrium in Graphs. The main result is an algorithm capable of inducing a consensus for agent synchronization to predetermined states. The algorithm has been well succeeded in synchronization missions in which a leader (agent) establishes the behavior (consensus) to be followed for the remaining agents Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica CAPES

Orientadores: João Mauricio Rosário, Didier Dumur Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Esta tese de doutorado apresenta o estudo do comportamento dinâmico para máquinas-ferramenta CNC (Controle Numérico Computadorizado) com ênfase na implementação do sistema de controle, a fim de melhorar o desempenho desse dispositivo, possibilitando assim a obtenção de maiores velocidades de funcionamento com precisão de operação. O estudo do comportamento dinâmico do sistema foi baseado na modelagem dinâmica do dispositivo CNC, através de um modelo tipo MIMO (Múltiplas Entradas- Múltiplas Saídas), não linear, invariante no tempo, constituído pelo modelo do sistema mecânico, elétrico, eletrônico e controle. O modelo é fundamentado no estudo dos torques estático, dinâmico e de perturbações, incluindo a dinâmica não linear ocorrida pelos efeitos de atrito dos componentes, variação inercial e forças de perturbação. O modelo final é definido mediante a aplicação de uma estratégia proposta de identificação e estimação de parâmetros dinâmicos do dispositivo CNC real. A estratégia é baseada na estimação de parâmetros através de modelos de referência e método de otimização não linear. O sistema de controle proposto é constituído pelos níveis de geração de movimentos, controle e compensação, diagnóstico e otimização. O nível de controle utiliza estratégias de controle PID, controle preditivo generalizado (GPC) e controle preditivo robusto (GPCR). O nível de compensação é configurado pelos controladores em feedforward utilizando modelos de atrito e variação inercial. Finalmente, a validação e testes são realizados inicialmente através da implementação de um simulador virtual de dispositivo CNC, com posterior validação experimental em um dispositivo com arquitetura de supervisão e controle aberto disponível no Laboratório de Automação e Robótica da UNICAMP Abstract: This doctoral thesis presents the dynamic behavior for CNC (Computer Numerical Control) Machine Tool with emphasis on the control system, for the purpose of improving the machine's performance, by obtaining high operation's velocity with precision. This study was based on the dynamic modeling by means of MIMO (multiple-input and multiple-output), nonlinear, and invariant time model, constituted by mechanical, electrical, electronics and control models. The model is based on the study of static, dynamic, and perturbation torques, and includes the nonlinear dynamic caused by the effects of friction in the components, inertial variation and perturbation's force. The final model is defined through the application of a strategy proposed by the identification and parameters estimation, in order to obtain the actual CNC machine's values. The strategy is formed by the parameters estimation by means of reference models and nonlinear optimization methods. The control architecture proposed is composed of the following levels: movement generator, control and compensation, diagnosis and optimization. The level of control applies strategies of PID control, generalized predictive control (GPC) and robust predictive control (GPCR). The level of compensation is configured by the feedforward controls, which utilize the friction and inertial variation models. Finally, the validation and tests are developed initially through the implementation of a virtual simulator of CNC machine tool, with the latter experimental validation in device with supervision and open architecture control, available in UNICAMP Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutora em Engenharia Mecânica

Orientador: João Maurício Rosário Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Os sistemas exoesqueléticos têm sido um dos principais focos de pesquisa na área da bioengenharia, unindo conhecimentos de robótica, mecânica, mecatrônica e medicina, para construir dispositivos que assistam e aumentem as qualidades físicas dos usuários. Neste trabalho foi proposta a análise dinâmica de mecanismos e biomateriais, visando projetar e analisar diferentes estruturas que possam ser utilizadas como exoesqueletos de membro inferior, com o objetivo de escolher os motores para mover a estrutura e sua arquitetura de controle. Neste sentido, foi descrito o modelo de um mecanismo serial, um mecanismo com paralelogramo e sua variação com molas inseridas, chamado de híbrido, desde as perspectivas cinemática e dinâmica, para simular seu comportamento dinâmico quando estes acompanham a trajetória do ciclo de marcha de um usuário. Para cada simulação, foram trocados osmateriais da estrutura, utilizando tanto materiais convencionais na manufatura desses dispositivos exoesqueléticos, quanto biomateriais, estabelecendo-se parâmetros dinâmicos para serem utilizados como base para a escolha do sistema de acionamento. Após o procedimento de seleção, implementou-se uma arquitetura de controle considerando 3 GL, considerando uma malha de controle cinemático a nível de junta e a nível cartesiano, com informações de posição obtidas através do cálculo da matriz jacobiana (2 GL). Foi utilizado o modelo dinâmico do dispositivo em estudo para o projeto do sistema de acionamento e cálculo dos parâmetros dos três controladores PID associado a cada junta, utilizando ainda a forma RST discreta. Os resultados das simulações dos parâmetros dinâmicos permitiram escolher o PLA como matéria-prima na fabricação das estruturas e observar que os menores torques foram gerados nas estruturas com paralelogramo e híbrido. Com estes valores, foram considerados três motores idênticos para cada grau de liberdade, permitindo assim, a simulação da arquitetura completa de controle. A simulação dos sistemas de controle mostrou que estes acompanham o sinal de referência no quadril, no joelho e no tornozelo e a redução dos efeitos de amortecimento da saída, principalmente com a implementação dos controladores na forma RST. Estes resultados confirmam a versatilidade desta metodologia ao projetar mecanismos, e a possibilidade de obter resultados positivos com esses controladores, em relação com os controladores clássicos em aplicações mecatrônicas como os dispositivos exoesqueléticos Abstract: Exoskeleton systems have been one of the major focus in bioengineering researches, combining robotics, mechanics, mechatronics and medicine concepts to make devices that assist and enhance the physical capacities and abilities of users In this work, we proposed the dynamic analyze of mechanisms and biomaterials, aiming to design and analyze different structures that can be used as lower limbs exoskeletons, in order to choose the motors to move the structure and its control architecture. In this regard, we described the models of a serial mechanism, a mechanism with parallelogram and a hybrid mechanism, from the kinematic and dynamic perspectives, to simulate their dynamic comportment when they follow the gait cycle path of a user. For each simulation, the material of structure was switched, using conventional materials in the manufacture of these devices and biomaterials and establishing dynamic parameters to be used as the basis for choosing the motor system. After the selection procedure, a control architecture considering 3 DOF was implemented, considering a kinematic control loop at the joint and cartesian levels and using position information obtained calculating the Jacobian matrix (2 DOF). Dynamic model of the structure studied was used for the design of the drive system and the computing of the parameters of the three PID controllers associated to each joint using the discrete RST form. The results of the simulations of the dynamic parameters allowed to choose PLA as raw material in the fabrication of the structures and to observe that the smallest torques were generated in the structures with parallelogram and hybrid. With these values, three identic motors were considered for each degree of freedom, allowing in this way, to simulate the complete control architecture. The simulation of the control systems showed that they follow the reference signal in the hip, knee and ankle articulations and the reduction of the damping effects of the response of the system, mainly with the implementation of RST controllers. These results confirm the versatility of this methodology for designing mechanisms and the possibility of obtaining positives results with those controllers, in relation to the classical controllers in mechatronic applications such as the exoskeletal devices Mestrado Mecatrônica Mestre em Engenharia Mecânica CNPQ 134632/2016-8

Orientador: João Maurício Rosário Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O objetivo dessa dissertação de mestrado é a proposta de sistema embarcado para supervisão e controle de movimentos de um sistema de posicionamento com 3 GL direcionado a aplicações em dispositivos máquinas ferramenta industriais, que apresentam arquitetura de controle e supervisão aberta que poderão ser integradas a diferentes aplicações da Automação Industrial (sensores, atuadores, sistema de visão e outros), a partir da utilização de ferramentas para prototipagem de sistemas de automação industrial embarcados. O desenvolvimento desse trabalho de pesquisa permitiu a integração de conhecimentos nas diferentes áreas da engenharia, tendo como consequência a implementação de um sistema de controle de posicionamento embarcado, onde essa aplicação poderá ser estendida em outras aplicações de Automação Industrial. No transcorrer desse trabalho foi implementado uma arquitetura de acionamento e controle, e integração com dispositivos embarcados de controle de juntas e sistema de visão e software para geração automática de movimentos, com validação a partir de situações reais. Finalmente, esse trabalho permitiu o desenvolvimento de um ambiente aberto voltado à formação e capacitação profissional de projetos na área de automação industrial, onde os principais conceitos e problemas industriais poderão ser verificados e validados, fornecendo ainda subsídios para a análise e implementação de estratégias para concepção dessas aplicações Abstract: The objective of this master's degree dissertation is the system proposal embarked for supervision and control of movements of a positioning system with 3 DOF addressed to applications in devices machines tool industrial, that present control architecture and open supervision that can be integrated into different applications of the Industrial Automation (sensor, actuators, vision system and other), starting from the use of tools for prototyping of systems of industrial automation embarked. The development of this research work allowed the integration of knowledge in the different areas of the engineering, tends as consequence the implementation of a system of control of embarked positioning, where this application can be extended in other applications of Industrial Automation. In the Course of this work was implemented a drive and control architecture, and integration with embedded devices of control joints and vision system and software for automatic generation of movements, with validation from actual situations. Finally, this work allowed the development of an open architecture returned to the formation and professional training of projects in the area of industrial automation, where the principal concepts and industrial problems can be verified and validated, still supplying subsidies for the analysis and implementation of strategies for conception of these applications Mestrado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: João Bosco Ribeiro do Val Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Esta dissertação trata do problema de análise e controle por normas para sistemas incertos. Em especial será abordada uma classe de sistemas predominantemente afetados por incertezas denominados de ''sistemas pouco conhecidos''. A fim de particularizar o cenário a ser investigado, suponha que se deseja construir o modelo linearizado de uma planta. Admita porém que o desconhecimento com respeito ao sistema real seja tal que apenas se disponha de informação o suficiente para confeccionar um modelo matemático grosseiro não fiel ao seu comportamento real. Sobre esta perspectiva, a modelagem CSVIU (Control and State Variation Increase Uncertainty) propõe um sistema Estocástico Linear Invariante no Tempo (LIT) cuja as incertezas que emergem do processo modelado sejam proporcionais à distância ao equilíbrio. Ao se fazer a síntese de controle, esta traz consigo o conceito de um controlador cauteloso. Destacam-se duas condições de custo para o computo das normas H2 e Hoo de um sistema estocástico, estas são: custo $\alpha$-descontado e custo médio a longo prazo. A noção de alpha-observabilidade e observabilidade (alpha = 1) aqui desenvolvidas para sistemas CSVIU, objetivam garantir que tem-se acesso total à energia interna do sistema através da variável de observação e, deste modo, a finitude das medidas de energia consideradas indicarão também a estabilidade do sistema no sentido pretendido. O problema de computar o desempenho por normas para sistemas CSVIU é solucionado por intermédio da Teoria da Programação Dinâmica (PD) utilizando-se da propriedade de convexidade da Função Valor. Adicionalmente, a solução em norma Hoo utiliza-se também de conceitos advindos da Teoria dos Jogos Diferencias, uma vez que esta abordagem permite conceitualmente que uma segunda variável exerça influência sobre o sistema (variável de perturbação). Tal variável é introduzida ao problema de controle, de maneira que uma lei de controle CSVIU robusta seja obtida Abstract: This dissertation deals with the problem of analysis and control by norms for uncertain systems. It will be approached the class of system predominantly affected by uncertainties, such systems are denominated ''poorly known systems''. To pave the way toward the intended investigation, suppose one wishes to build the linearized model of the plant of an uncertain system. However, let us assume that the uncertainty regarding the real system is such that one barely has information on its dynamics, just enough to obtain a rough mathematical model of the system. With that motivation, the CSVIU (Control and State Variation Increase Uncertainty) model proposes a stochastic Linear Time-Invariant (LTI) System model, for which the uncertainties arising from the poor modeling are proportionally related to the distance of the state system to the equilibrium. The synthesis of control gives rise to a controller of precautionary behavior. In computing the H2 and Hoo norms of a stochastic system, it is considered two cost conditions: alpha-discounted cost and the averaged long run cost. The alpha-observability and observability (alpha=1) notions are developed for CSVIU systems, both to ensure full access to the internal energy of the system through the observation variable. In this way, the finiteness of the measured energy leads to the system stability in the corresponding sense. The problem of evaluating the performance of CSVIU systems by norms is settled through Dynamic Programming Theory (DP) by using the convexity property of the Value Function. Besides, the Hoo norm solution adopts Differential Games Theory, since such an approach admits a second variable influencing the system trajectory states (disturbing variable). Such a variable is included in the control problem in such a way that a robust CSVIU control law is achieved Mestrado Automação Mestre em Engenharia Elétrica CNPQ 303352/2018-3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A Internet Tátil é o atual avanço tecnológico para a Internet. Esse novo paradigma possibilita o envio de informações de toque, bem como os demais estímulos já antes enviados. Dessa forma, é preciso garantir uma latência muito baixa entre os dispositivos que compõem a interação tátil. Essa latência está associada ao tempo de propagação da informação pelo canal de comunicação, poder de processamento dos dispositivos locais, complexidade das técnicas em execução, entre outros. Nesse viés, este trabalho propõe o uso de hardwares dedicados baseados em computação reconfigurável (CR) para reduzir a latência em sistemas de controle e predição aplicados a Internet Tátil. São propostas duas abordagens para tratar a problemática da latência. Na primeira abordagem é proposta a implementação de técnicas de predição lineares e não-lineares em CR. Nessa abordagem as técnicas de predição são utilizadas para minimizar os impactos causados por atrasos e perda de informações. Na segunda abordagem é proposto um sistema de controle inteligente baseado em lógica Fuzzy em CR. O sistema é um controlador do tipo Takagi - Sugeno Fuzzy-PI que se propõe a reduzir a latência associada ao processamento dos dados controle da ferramenta. A implementação usa uma estratégia totalmente paralela associada a um esquema de formato de bit híbrido (ponto fixo e ponto flutuante). Ainda nesta abordagem são propostos dois projetos de hardware: o primeiro usa uma arquitetura de processamento de ciclo de clock único e o outro usa um esquema de pipeline. As propostas são implementadas em um de Field Programmable Gate Array na plataforma Virtex 6 xc6vlx240t-1ff1156. São apresentados dados relacionados a ocupação e throughput associados a plataforma alvo, bem como comparação entre resultados através de simulação e implementações em hardware dedicado. Os resultados se mostram superiores aos apresentados em outros trabalhos presentes na literatura. The Tactile Internet is the current technological advance for the Internet. This new paradigm enables the sending of touch information, as well as the other stimuli already sent. Thus, it is necessary to guarantee a very low latency between the devices that make up the tactile interaction. The time of propagation of information through the communication channel, processing power of local devices, the complexity of the techniques, among others, can be the cause of the system latency. This work proposes the use of dedicated hardware-based reconfigurable computing (RC) to reduce latency in control and prediction systems applied to the Tactile Internet. Two approaches are proposed to address the latency issue. In the first approach, proposes the implementation of linear and non-linear prediction techniques in RC. In this approach, prediction techniques are used to minimize the impacts caused by delays and loss of information. The second approach an intelligent control system based on Fuzzy logic in RC is proposed. The system is a Takagi - Sugeno Fuzzy-PI type controller that aims to reduce the latency associated with processing the tool’s control data. The implementation uses a completely parallel strategy associated with a hybrid bit format scheme (fixed-point and floating-point). Still in this approach, two hardware projects are proposed: the first uses a single clock cycle processing architecture and the other uses a pipeline scheme. The proposals are implemented in a Field Programmable Gate Array on the Virtex 6 xc6vlx240t-1ff1156 platform. Data related to occupation and throughput associated with the target platform are presented, as well as a comparison between results through simulation and implementations in dedicated hardware. The results are superior to those presented in other studies in the literature.

O Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT) é um método de controle baseado em dados que, através de uma única batelada de dados e sem a necessidade de modelagem da planta, identifica um controlador parametrizado. Esse método é de larga utilização no projeto de controladores lineares e invariantes no tempo (LIT). Posteriormente, sua utilização foi introduzida em sistemas lineares com parâmetros variantes (LPV) considerando o caso de sistemas monovariáveis. Esses sistemas LPV se assemelham aos LIT, por também possuir comportamento linear, apresentando a diferença de ter a relação entre entrada e saída modificada por uma variável de scheduling. Devido a essa relação, modelos LPV, quando utilizados para representar, de forma aproximada, a dinâmica de um sistema mais complexo, como um não-linear, tendem a mostrar um comportamento mais próximo do real do que aquele obtido com modelos LIT. Considerando o mencionado, neste trabalho é realizada a extensão do método VRFT-LPV para sistemas multivariáveis. Além disso, desenvolve-se uma proposta de filtro para utilização no VRFT-LPV, a qual é análoga a uma amplamente utilizada no VRFT-LIT, tanto no caso monovariável quanto no caso multivariável. Em adição, para utilização em dados corrompidos por ruído, é formulado o método da variável instrumental do VRFT-LPV também para o caso multivariável. Dentro desse método, estudam-se os casos da variável instrumental obtida por um segundo experimento e obtida pela coleta de dados gerados da simulação de um modelo identificado. Em seguida, são realizados exemplos numéricos, nos quais as propriedades estatísticas das estimativas dos parâmetros via métodos dos mínimos quadrados e da variável instrumental são analisadas através do método de Monte Carlo. Nos casos estudados, constatou-se que o método desenvolvido é eficaz; que o filtro se mostrou adequado ao apresentar resultados melhores do que aqueles obtidos sem sua utilização; e de que o método da variável instrumental, quando há a presença de ruído nos dados, elimina (com duplo experimento) ou, pelo menos, reduz consideravelmente (com planta identificada) a polarização da estimativa dos parâmetros. Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT) is a data-driven control method, which uses a single batch of data to identify a parameterized controller without the need for plant modeling. This method is widely used in the design of linear time invariant (LIT) controllers. Later this method was introduced in linear parameter-varying (LPV) systems considering the monovariable case. These LPV systems are similar to LIT ones, as they also have linear behavior, but they have the difference in the input/output relationship which is modified by a scheduling variable. Because of this relationship, LPV systems, when used to approximate the dynamics of a more complex system, such as a non-linear one, tend to show a behavior closer to the real system than that obtained with LIT systems. Considering that, in this work we develop the extension of the VRFT-LPV method to multivariable systems. Furthermore, a filter proposal is developed for use in VRFTLPV, which is similar to one widely used in VRFT-LIT, both in the monovariable and multivariable case. In addition, for use on noise corrupted data, the instrumental variable method of VRFT-LPV is also formulated for the multivariable case. Within this method, we study two cases: the instrumental variable obtained by a second experiment and the one obtained by collecting simulation data generated from an identified plant. Then, numerical examples are performed, where the statistical properties of the parameter estimates of the least squares and instrumental variable methods are analyzed by using the Monte Carlo method. In the studied cases, it was possible to verify that the method developed is effective; that the filter has proved to be appropriate as it presented better results than those obtained without its use; and that the instrumental variable method, when the data is corrupted by noise, eliminates (second experiment case) or, at least, significantly reduces (identified plant case) the bias of the parameter estimate.

Indústrias de diversos tipos necessitam que suas plantas estejam localizadas geograficamente em pontos distantes das sedes que controlam as suas operações administrativas. Como exemplo, industrias de base, como mineração, óleo & gás e de energia, que transformam matéria prima bruta para utilização em outros processos, comumente costumam ter suas instalações próximas às fontes primárias, impondo assim a necessidade de implantar uma estratégia de monitoramento de forma remota. Concentrar dados para tomada de decisões como modificar o comportamento de controladores à distância, é desejável, mas demanda operação robusta e segura. Nesse sentido, a chamada Indústria 4.0 tem, entre seus desafios, o desenvolvimento de sistemas de controle em rede, que possibilitam o monitoramento e manutenção remotos. Desta forma, acessar dados obtidos remotamente possibilita comparação com dados de outras plantas semelhantes, o que auxilia e agiliza tomadas de decisões. Este trabalho apresenta uma solução de interligação remota entre uma rede de dispositivos de automação industrial e um operador remoto, de forma segura e confiável, através do uso de uma rede virtual privada na Internet. Além disso, a análise da latência fim-a-fim é realizada, em tempo real, através de estratégias de coleta dos tempos em cada segmento do trajeto entre os dispositivos da rede de automação industrial e host remoto. Os dados coletados são tratados estatisticamente. Por fim, através do acesso remoto, o envio de comandos à rede de dispositivos de automação industrial abre horizontes para exercer supervisão e controle remoto de plantas industriais, e este é apresentado ao final do trabalho como complemento. Os resultados obtidos permitem concluir que é viável a utilização de acesso remoto através de redes privadas seguras cuja a latência interna é maior que o intervalo de latência medido, através da ferramenta produzida neste trabalho, na localização onde é realizado o acesso remoto. Many types of industries require their plants to be located geographically far from the headquarters that control their administrative operations. For example, basic industries such as mining, oil & gas, and energy, which transform raw materials for use in other processes, often have their facilities close to primary sources, thus imposing the need to implement a remote monitoring strategy. Concentrating data for decision making, such as modifying the behavior of remote controllers, is desirable, but requires robust and safe operation. In this sense, Industry 4.0 has, among its challenges, the development of networked control systems that enable remote monitoring and maintenance. Thus, accessing data obtained remotely enables comparison with data from other similar plants, which helps and speeds up decision-making. This work presents a remote interconnection solution between a WirelessHart device network and a remote operator, in a safe and reliable way, through the use of a virtual private network on the Internet. In addition, an end-toend latency analysis is performed, in real time, through strategies of collecting the times in each path between the WirelessHart devices and the remote host. The collected data is statistically treated. Finally, through remote access, sending commands to the WirelessHart device network opens horizons for supervision and remote control of industrial plants is presented at the end of the work. The results obtained allow us to conclude that it is feasible to use remote access through secure private networks whose internal latency is greater than the measured latency interval, through the tool produced in this work, in the location where the remote access is performed.

Este trabalho propõe uma nova extensão para a formulação não linear do método de controle orientado por dados conhecido como Método da Referência Virtual Não Linear, ou Nonlinear Virtual Reference Feedback Tuning – denominado aqui somente como VRFT. Quando o processo a ser controlado contém uma quantidade significativa de ruído, a abordagem padrão do VRFT – que usa o método dos Mínimos Quadrados – fornece estimativas com propriedades estatísticas pobres. Essas propriedades podem levar o sistema de controle a desempenhos indesejáveis em malha fechada. Com a intenção de melhorar essas propriedades estatística, identificar um controlador simples em quantidade de parâmetros e melhorar o desempenho em malha fechada do sistema, este trabalho propõe o uso da regularização ℓ1 na formulação não linear do método VRFT. A regularização é uma técnica que tem sido amplamente empregada e pesquisada nas comunidades de Aprendizagem de Máquina e Identificação de Sistemas ultimamente. Além disso, esta técnica é apropriada para reduzir a variância das estimativas. Uma análise detalhada do efeito do ruído na estimativa é feita para o método VRFT não linear. Finalmente, três diferentes métodos de regularização, o terceiro proposto neste trabalho, são comparados com o VRFT. This work proposes a new extension for the nonlinear formulation of the data-driven control method known as the Nonlinear Virtual Reference Feedback Tuning. When the process to be controlled contains a significant quantity of noise, the standard Nonlinear VRFT approach – that uses the Least Squares method – yield estimates with poor statistical properties. These properties may lead the control system to undesirable closed loop performances and even instability. With the intention to improve these statistical properties and controller sparsity and hence, the system’s closed loop performance, this work proposes the use of ℓ1 regularization on the nonlinear formulation of the VRFT method. Regularization is a component that has been extensively employed and researched in the Machine Learning and System Identification communities lately. Furthermore, this technique is appropriate to reduce the variance in the estimates. A detailed analysis of the noise effect on the estimate is made for the Nonlinear VRFT method. Finally, three different regularization methods, the third one proposed in this work, are compared to the standard Nonlinear VRFT.

Este trabalho apresenta um novo método para a análise de estabilidade e estabilização de sistemas do tipo Lure com controle amostrado, sujeitos a amostragem aperiódica e não linearidades que são limitadas em setor e restritas em derivada, em ambos contextos global e regional. Assume-se que os estados da planta estão disponíveis para medição e que as não linearidades são conhecidas, o que leva a uma formulação mais geral do problema. Os estados são adquiridos por um controlador digital que atualiza a entrada de controle em instantes de tempo discretos e aperiódicos, mantendo-a constante entre dois instantes sucessivos de amostragem. A abordagem apresentada neste trabalho é baseada no uso de uma nova classe de looped-functionals e em uma função do tipo Lure generalizada, que leva a condições de estabilidade e estabilização que são escritas na forma de desigualdades matriciais lineares (LMIs) e quasi-LMIs, respectivamente. Com base nestas condições, problemas de otimização são formulados com o objetivo de computar o intervalo máximo entre amostragens ou os limites máximos do setor para os quais a estabilidade assintótica da origem do sistema de dados amostrados em malha fechada é garantida. No caso em que as condições de setor são válidas apenas localmente, a solução desses problemas também fornece uma estimativa da região de atração para as trajetórias em tempo contínuo do sistema em malha fechada. Como as condições de síntese são quasi-LMIs, um algoritmo de otimização por enxame de partículas é proposto para lidar com as não linearidades envolvidas nos problemas de otimização, que surgem do produto de algumas variáveis de decisão. Exemplos numéricos são apresentados ao longo do trabalho para destacar as potencialidades do método. This work presents a new method for stability analysis and stabilization of sampleddata controlled Lure systems, subject to aperiodic sampling and nonlinearities that are sector bounded and slope restricted, in both global and regional contexts. We assume that the states of the plant are available for measurement and that the nonlinearities are known, which leads to a more general formulation of the problem. The states are acquired by a digital controller which updates the control input at aperiodic discrete-time instants, keeping it constant between successive sampling instants. The approach here presented is based on the use of a new class of looped-functionals and a generalized Luretype function, which leads to stability and stabilization conditions that are written in the form of Linear Matrix Inequalities (LMIs) and quasi-LMIs, respectively. On this basis, optimization problems are formulated aiming to compute the maximal intersampling interval or the maximal sector bounds for which the asymptotic stability of the origin of the sampled-data closed-loop system is guaranteed. In the case where the sector conditions hold only locally, the solution of these problems also provide an estimate of the region of attraction for the continuous-time trajectories of the closed-loop system. As the synthesis conditions are quasi-LMIs, a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is proposed to deal with the involved nonlinearities in the optimization problems, which arise from the product of some decision variables. Numerical examples are presented throughout the work to highlight the potentialities of the method.

Orientador: Profº. Drº. Alexandre José Santana Coorientador: Profº. Drº. Marcos André Verdi Tese (doutorado)--Universidade Estadual de Maringá, Dep. de Matemática, Programa de Pós-Graduação em Matemática, Área de Concentração: Geometria e Topologia, 2021 Nesta tese abordaremos dois assuntos. O primeiro e uma descrição das classes de L-equivalencia para sistemas de controle lineares sobre grupos de Lie conexos e simplesmente conexos de dimensão 2. O segundo assunto e a controlabilidade de sistemas de controles lineares em grupos de Lie G conexos, simplesmente conexos, solúveis e não nilpotentes de dimensao quatro. In this thesis we will study two issues.The first is a description of the L-equivalence classes for linear control systems over connected and simply connected Lie groups of dimension 2. The second subjectis the controllability of linear control systems in connected, simply connected, solvable and non-nilpotent Lie groups G of dimension four.

Métodos diretos de controle baseado em dados ainda estão crescendo em popularidade mesmo mais de duas décadas após terem sido introduzidos. Esses métodos usam dados coletados do processo para identificar os parâmetros de um controlador ótimo usando bem pouca informação sobre o próprio processo, sendo este o seu principal diferencial em relação ao controle baseado em modelo. A literatura mostra que muitos casos podem se beneficiar dessas características, principalmente quando o processo é complexo ou difícil de modelar. Porém, a literatura cobre mais o problema de seguimento de referência, enquanto que há evidência de que muitos problemas encontrados na vida real são de rejeição ou atenuação de distúrbios. Ademais, a maior parte dos trabalhos lida com controladores parametrizados linearmente, o que equivale a fixar os polos da função de transferência do controlador. Embora a identificação dos polos seja possível, como indicado por alguns trabalhos, houve pouco esforço para apresentar uma solução baseada em dados para esse problema. Por conta disso, o presente trabalho propõe uma abordagem baseada em dados capaz de ajustar os parâmetros de controladores monovariáveis com parametrização do denominador e também os parâmetros de controladores multivariáveis com vistas à rejeição de distúrbios de carga. Em particular, essa abordagem combina a abordagem de correlação com o erro de predição de um modelo do controlador ótimo obtido dos sinais virtuais propostos por outro método baseado em dados com o mesmo objetivo. Ou seja, desejase que a resposta a perturbação do sistema seja similar à resposta de um determinado modelo de referência. Entretanto, o ajuste pelo modelo de referência pode levar a um baixo desempenho ou mesmo instabilidade quando este é muito distante do que pode ser atingido com a estrutura de controle disponível. Um meio de lidar com esse problema é utilizar um modelo de referência flexível, i.e. identificar o melhor modelo de referência juntamente com o controlador. Como isso não é suficiente para garantir a estabilidade, uma técnica de certificação baseada na condição de Vinnicombe também foi proposta para o caso de controladores monovariáveis. Por fim, o método de síntese proposto foi comparado ao outro método da literatura para rejeição de distúrbios através de um exemplo onde a abordagem de correlação mostrou-se mais imune ao ruído do que a abordagem de mínimos quadrados e variáveis instrumentais da literatura. Além disso, o método proposto também foi avaliado através de alguns estudos de caso e apresentou resultados satisfatórios. Já o algoritmo de certificação foi comparado com outros dois métodos de certificação baseados em dados e apresentou vantagens como baixa complexidade em relação a um e menor conservadorismo em relação ao outro. Data-driven direct methods are still growing in popularity more than two decades after they were introduced. These methods use data collected from the process to identify an optimal controller’s parameters with little knowledge about the process itself, and this is the main characteristic that sets them apart from model-based control. The literature shows that many cases may benefit from this characteristic, mainly when the process is complex and difficult to be modelled. However, the literature covers more the reference tracking problem, whereas there is evidence that many of the problems faced in real-life are of disturbance rejection or attenuation. Also, the vastly majority of those works deals with linearly parametrized controllers, which amounts to fixing the poles of the controller’s transfer function. Although the identification of the controller’s poles is not prohibitive, as hinted by some of the papers, there is little effort on presenting a data-driven solution capable of doing so. With all that in mind, this work proposes a data-driven approach which is able to adjust the parameters of monovariable controllers with parameters in the denominator and the parameters of multivariable controllers aiming at the load disturbance rejection. In particular, this approach combines the correlation approach with the prediction error of some model of the optimal controller obtained from the virtual signals proposed by another data-driven method with the same goal. That is, the goal is that the closed loop response be made as close as possible to some determined reference model’s response. However, employing a reference model leads to poor performance and even instability when the reference model is much different from what may be achieved with the controller structure available. One way to deal with that problem is by using a flexible reference model, i.e. identify the best reference model along with the controller. Because that is not enough to guarantee the closed loop stability, a controller certification technique based on the Vinnicombe’s condition is also proposed for the monovariable case. Finally, the proposed synthesis method was compared against the other literature method for load disturbance rejection through an example, where the correlation approach presented itself more imune to noise than the least squares and the instrumental variable approach from the literature. Besides, the proposed method was also evaluated through some case studies and presented satisfactory results. The proposed algorithm for certification was compared with two other data-driven certification methods from the literature and presented advantages such as low complexity against one of them and less conservatism against the other.

This paper proposes a robust current control technique based on a discrete‐time sliding mode controller and a disturbance observer for high‐performance permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives. This scheme is applied in the PMSM current control loops to enable the decoupling between the dq current axes, rejection of disturbances caused by mechanical load changes and robustness under parametric uncertainties. In order to ensure the discrete‐time sliding mode properties, which make the system cross the sliding surface at each sampling period, the PMSM model is extended, including the digital implementation delay resulting from the discrete‐time algorithm execution. The development of this method allows direct implementation in microcontrollers and digital signal processors. Stability and convergence analysis are developed in the discrete‐time domain. Simulation and experimental results demonstrate the effectiveness and good performance of the proposed current control approach.

Este trabalho trata dos problemas de estabilização global e análise de estabilidade local de sistemas afim por partes (PWA, do inglês, Piecewise Affine) de tempo discreto. Para tratar o problema de estabilização global, considera-se uma lei de controle do tipo realimentação de estados afim por partes, uma representação implícita de sistemas PWA e funções de Lyapunov quadraticas por partes (PWQ, do inglês, Piecewise Quadratic). Através do Lema de Finsler, transformações de congruência e algumas suposições de estrutura, condições suficientes na forma de quasi-LMIs para assegurar a estabilidade exponencial global da origem do sistema PWA em malha fechada são derivadas das condições de estabilidade. Um algoritmo para resolver as condições quasi-LMIs e computar os ganhos estabilizantes é proposto. Quanto ao problema de análise local de estabilidade, um método para testar a não negatividade local de funções PWQ usando a representação implícita é proposto. Este método é então utilizado para verificar a estabilidade local da origem de sistemas PWA através de funções de Lyapunov PWQ. Estimativas da região de atração da origem (RAO, do inglês, Region of Attraction of the Origin) são obtidas como curvas de nível da função de Lyapunov. Abordagens para maximizar a estimativa da RAO são então discutidas This work addresses the problems of global stabilization and local stability analysis of discrete-time piecewise affine (PWA) systems. To tackle the global stabilization problem, this work considers a PWA state feedback control law, a recently proposed implicit PWA representation and piecewise quadratic (PWQ) Lyapunov candidate functions. Through Finsler’s Lemma, congruence transformations and some structural assumptions, quasi-LMI sufficient conditions to ensure the global exponential stability of the origin of the closed-loop PWA system are derived from the stability conditions. An algorithm is proposed to solve the quasi-LMI conditions and compute the stabilizing gains. Regarding the problem of local stability analysis, this work proposes a method to test the local nonnegativity of PWQ functions using the implicit representation. This method is used to assess the local stability of the origin of PWA systems by considering PWQ Lyapunov candidate functions. Estimates of the Region of Attraction of the Origin (RAO) are obtained as level sets of the Lyapunov function. Approaches to obtain maximized estimates of the RAO are therefore discussed.

Orientador: Maria Beatriz Machado Bonacelli Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências Resumo: Políticas de inovação orientadas à demanda e mecanismos de cooperação entre agentes públicos e privados passaram a fazer parte de estratégias de diversos países de forma mais refinada e contundente recentemente. Elas se juntam a um rol de outras iniciativas que contempla a oferta de incentivos e que vem predominando no conjunto de instrumentos direcionados a estimular a P&D e, por conseguinte, a inovação. Neste contexto, as compras públicas para inovação são os principais instrumentos de política de inovação pela demanda. É objetivo desta tese identificar e analisar os mecanismos jurídicos e institucionais existentes no Brasil para o desenho, a implementação e o controle da compra pública de conteúdo tecnológico e como eles podem ser ajustados, modificados e ou até substituídos para viabilizar a sua instrumentalização em políticas de inovação. A análise de caráter descritivo e exploratório desenvolvida nesta tese contemplou atividades de revisão da literatura e o exame de fontes secundárias (normas, decisões administrativas, relatórios, pareceres e outros documentos técnicos) do Brasil, dos Estados Unidos e da União Europeia. As perguntas de pesquisa que guiaram o desenvolvimento deste estudo foram: (i) Como as racionalidades das políticas de inovação influenciam o desenho, a implementação e o controle do instrumento da compra pública permeada por risco tecnológico? e (ii) Por que e como os mecanismos de controle das compras públicas dificultam o desenho e a implementação das encomendas tecnológicas como instrumento de política de inovação? A investigação baseou-se na administração pública federal no Brasil, tendo em vista as experiências dos Estados Unidos e da União Europeia. Concluiu-se com o diagnóstico de que, apesar dos significativos avanços na legislação aplicável às encomendas tecnológicas no Brasil, perpetuam-se incertezas para a tomada de decisão do gestor público que dificultam o desenho e a implementação desses instrumentos. Os sistemas de controle no Brasil inibem a propensão a risco e tomam demasiado tempo do administrador público, formando um ciclo vicioso de burocracia. Mecanismos de monitoramento continuado das contratações (fluxo de avaliações e estudos técnicos), acompanhados de transparência e sintonia entre gestores e controladores são possíveis soluções para os problemas diagnosticados Abstract: Demand-side policies for innovation along with policies to enhance public and private partnerships became recently part of the strategies of several countries. Within other initiatives, they form a pool of policies towards to nurture R&D and consequently innovation. Public procurement is the most important tool of demand-side policies for innovation. The goal of this dissertation is to identify and analyze the legal and institutional arrangements available in Brazil for the design, implementation and, accountability of public procurement for innovation and how they can be adjusted, modified and even replaced to enable their use in innovation policies. The descriptive and exploratory analysis developed in this dissertation includes the literature review and the examination of secondary sources (laws, courts decisions, reports, legal opinions, and other official documents) of Brazil, the United States, and the European Union. The research questions that guided this study were: (i) How the rationales of innovation policies influence the design, implementation, and control of public procurement for innovation? and (ii) Why and how do the procurement accountability mechanisms make it difficult to design and implement pre-commercial procurement as a tool for innovation policy? The research focused on the federal public administration in Brazil, considering the experiences of the United States and the European Union. The conclusion is that, despite significant advances in the regulation of pre-commercial procurement in Brazil, uncertainties still take place in the decision-making of the bidder that hinder the design and implementation of these instruments. Control systems in Brazil inhibit risk-taking and take too much time from the public administrator, creating a vicious circle of bureaucracy. Instruments for continuous monitoring of contracting (i.e. assessments, technical studies), accompanied by transparency and alignment between contractors and inspectors are possible solutions to the problems diagnosed Doutorado Política Científica e Tecnologica Doutora em Política Científica e Tecnológica CAPES

O desenvolvimento de sistemas de controle precisos para atuadores eletro-hidráulicos depende de uma adequada compensação dos efeitos dinâmicos desconhecidos. Neste trabalho, um controlador por Modos Deslizantes é combinado com um compensador por Processo Gaussiano para proporcionar um adequado rastreamento de trajetória. Processo Gaussiano é uma conhecida estratégia de aprendizagem de máquinas que pode ser utilizada no reconhecimento de funções. As propriedades de convergência do sistema em malha fechada são analisadas pela Teoria de Estabilidade de Lyapunov. Resultados numéricos confirmam uma forte melhora no desempenho do controlador ao ser inserido o compensador proposto.

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FACEPE O controle de motores é fundamental no estudo e desenvolvimento de Robôs Móveis Autônomos (RMAs). A técnica de controle mais utilizada é a implementação de controladores Proporcional, Integral e Derivativo (PID), porém, a escolha das constantes de controle ótimas para a aplicação é uma questão crítica e complexa em algumas aplicações e às vezes negligenciada por alguns projetistas de RMAs. Um levantamento feito entre as equipes participantes da RoboCup, maior campeonato de robótica do mundo, na categoria Small Size League (SSL) no ano de 2019 mostrou que 79, 2% das equipes utiliza um controlador PID (ou uma variação sem o efeito integral ou sem o efeito derivativo) para controlar os motores de seus robôs. Dentre essas equipes, 52, 63% não apresenta uma justiĄcativa para a escolha das constantes de controle, já 21, 05% aĄrma ter encontrado os parâmetros sub-ótimos através de tentativas e erros. Os RMAs devem ser capazes de atuar em ambientes dinâmicos e desconhecidos e de reagir em situações de imprevisibilidade, e a precisão e acurácia dessas reações estão atreladas a um controle bem otimizado. Este trabalho propõe uma abordagem para identiĄcar parâmetros de controle adequados a partir de um conjunto de amostras de um motor Brushless DC para a implementação de um controlador PI para controle de velocidade desse motor. Será apresentada uma metodologia para identiĄcação de um modelo matemático que melhor descreve a resposta do motor, em seguida, são identiĄcadas as constantes mais adequadas do controlador PI para o modelo proposto com o auxílio da ferramenta PIDTuner do software MATLAB. A técnica foi aplicada a um estudo de caso real e o controlador foi implementado e validado na movimentação de um robô omnidirecional projetado dentro das regras da categoria RoboCup Small Size League. Os resultados mostram uma melhora signiĄcativa na resposta do motor para uma velocidade desejada em relação ao controle previamente utilizado, projetado de maneira empírica, e também uma melhora no desempenho do robô ao seguir uma trajetória determinada sem feedback da posição atual do robô. Motor control plays a vital role in the research and development of Autonomous Mobile Robots (AMRs). The most known motor control technique is the Proportional, Integral, and Derivative (PID) control. However, the choice of the more suitable control constants for this technique can be critical and complex for some applications and has been neglected by some control designers. A survey carried out among the teams participating in RoboCup, the largest robotics competition in the world, in the Small Size League (SSL) category showed that 79.2% of the teams uses a PID controller (or its variation without the integral or derivative term) to control their robot motors. From these teams, 52.3% does not present a technique to choose their controller constants, and 21.05% said that their parameters were chosen in an empirical way using trial and error. AMRs should be able to operate in dynamic and unknown environments and to react through unpredictable situations. The precision and accuracy of these reactions are linked to an optimized control. This work proposes an approach to identify optimal control parameters from a set of samples extracted from a brushless DC motor for the implementation of a PI controller for speed control of that motor. A methodology to identify a mathematical model that best describes the motor response will be presented. The most suitable constant values of the PI controller for the proposed model are identiĄed with the aid of the MATLAB software using the PIDTuner toolbox. The controller is implemented validated in a case study applied to an omnidirectional robot designed within the rules of the RoboCup Small Size League category. The results show a signiĄcant improvement in the motor response to the desired speed in comparison to the previous controller empirically designed, and also an improvement in the robot’s performance when following a pre-determined trajectory without the feedback of the robot’s current position.

A exposição prolongada a ruídos, dependendo de sua intensidade e faixa de frequência pode gerar problemas relacionados à saúde auditiva assim como desconforto e eventuais acidentes de trabalho. O ruído está presente em todas as áreas de atuações desde domiciliares até industriais, o que torna relevante uma preocupação com a saúde auditiva a quem está sendo exposto. Dutos são meios inoportunos de transmissão de ruído importantes na indústria e geralmente são utilizados como sistema de ventilação, exaustão e climatização. Este trabalho apresenta uma avaliação e estudo sobre um sistema de controle ativo de ruído em dutos, ou seja, um sistema que visa atenuar o nível de ruído produzido por uma fonte sonora transmitida em um duto. Foram feitas medições para avaliar os índices de atenuação, através de um aparato experimental projetado com o uso de dutos, fonte de ruído, microfones, computador e alto-falantes (atuadores do sistema). Um software para gerenciamento das aquisições e envio dos sinais foi desenvolvido em ambiente Matlab e ao final, gráficos de espectros de bandas de frequência dos ruídos sem o sistema de controle ativo e com o sistema de controle ativo são apresentados, quantificando a atenuação. Em linhas gerais, o sistema de controle proposto obteve atenuações que dependem do tipo de ruído avaliado (monotonal, multitonal ou banda larga). Os níveis de atenuação chegam a 23 dB para o teste monotonal, contudo nos ensaios para ruído branco o sistema não apresentou atenuação satisfatória. O presente trabalho utilizou dois métodos de controle ativo de ruído: o algoritmo Filtered-x LMS e o Filtered-u LMS. Ao final, além dos resultados obtidos, possíveis melhorias são observadas e sugeridas para trabalhos futuros no que diz respeito a controle de ruído ativo em dutos. Prolonged exposure to noise, depending on its intensity and frequency range, can cause problems related to hearing health as well as discomfort and possible accidents at work. Noise is present in all areas of activity from home to industrial, which makes a concern with hearing health relevant to those being exposed. Pipelines are inopportune means of transmitting noise in the industry and are generally used as a ventilation, exhaust and air conditioning system. In this work, a study and evaluation of an active noise control system in ducts is presented, that is, a system that aims to attenuate the noise level produced by a sound source through a duct. Measurements were made to evaluate the attenuation rates, through an experimental apparatus designed with the use of ducts, noise source, microphones, computer, and speakers (system actuators). Software for managing acquisitions and sending signals was developed in a Matlab environment and at the end, graphs of noise frequency band spectra without the active control system and with the active control system are presented, quantifying the attenuation. In general, the proposed control system obtained attenuations that depend on the type of noise evaluated (monotonal, multitonal or broadband). The attenuation levels reach 23 dB for the monotonal test, however in the tests for white noise the system did not present satisfactory attenuation. The present work used two methods of active noise control: the Filtered-x LMS algorithm and the Filtered-u LMS. In the end, in addition to the results obtained, possible improvements are observed and suggested for future work with regard to active noise control in ducts.

O presente trabalho aborda técnicas de controle baseado em eventos para o problema de seguimento de referência e rejeição de perturbação, aplicado a sistemas lineares em tempo discreto. Neste contexto, a atualização do sinal de controle está condicionada à geração de um evento que depende da avaliação de uma função de disparo, de forma que o sistema em malha fechada siga referências e rejeite perturbações em regime permanente. Inicialmente, o problema é apresentado considerando que os estados da planta e do sistema exógeno, que gera os sinais de referência e perturbação, estão disponíveis para medição. Com base na teoria de Lyapunov, são propostas condições para a estabilidade do sistema em malha fechada em termos de desigualdades matriciais lineares ou Linear Matrix Inequalities (LMIs), para regulação perfeita e prática em regime permanente. A regulação prática é proposta usando um critério de disparo relaxado, a fim de evitar que ocorram atualizações periódicas de controle em regime permanente, no caso de uma perturbação ou referência não constante. Problemas de otimização convexos são propostos para calcular os parâmetros das funções de disparo, com o objetivo de reduzir as atualizações de controle. Em seguida, o problema é abordado considerando que os estados do sistema não estão disponíveis para medição, neste caso, uma lei de controle com base em um observador de estados para a realimentação dinâmica do erro de seguimento de referência é utilizada. Na sequência, é abordado o problema de regulação de saída considerando um modelo incerto para a planta, de modo a garantir a rejeição perfeita e prática de perturbação para o sistema em malha fechada. Exemplos numéricos são apresentados ao longo do trabalho para ilustrar a eficiência da estratégia proposta. This present work addresses event-based control techniques for reference tracking and disturbance rejection problem applied to discrete-time linear systems. In this context, the update of the control signal is conditioned to the generation of an event that depends on the evaluation of a trigger function, so that the closed loop systems track the references and rejects the disturbances in steady state. Firstly, the full information problem is presented, i.e., when all the states of the plant and of the exosystem, which generates the reference and the disturbance signals, are available as measurements. Conditions in terms of linear matrix inequalities (LMIs) are proposed based on Lyapunov theory for perfect and practical regulation in steady state. The practical disturbance rejection is proposed by a relaxed trigger criterion, in order to avoid the periodic control updates in steady state, in the case of non-constant disturbances. Convex optimization problems are proposed to compute the trigger functions aiming at reducing the control updates. Thereafter, the problem is addressed considering that states are not available as measurements, in this case, a control law based on a state observer for the dynamic tracking error feedback is used. Then, the output regulation problem is addressed considering an uncertain model, in order to guarantee the perfect and practical rejection of disturbance for the closed loop system. Numerical examples are presented throughout the work to illustrate the efficiency of the proposed strategy.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema eletrônico para controle de servoposicionadores pneumáticos, baseado em sistemas de tempo real. Estes servoposicionadores apresentam diversas características atraentes para utilização em áreas como mecatrônica e robótica, como boa relação peso/potência, ausência de campos magnéticos, baixa manutenção e fácil instalação. Porém, em razão de características altamente não lineares relacionados à dinâmica dos gases e a efeitos de atrito, inerentes aos componentes do sistema, seu uso é dificultado para atividades que exigem precisão de posicionamento. O avanço da microeletrônica na construção de dispositivos com maior capacidade de processamento, periféricos integrados e facilidade de programação tem permitido a implementação de novos algoritmos e técnicas de controle sofisticadas, a fim de contornar tais não linearidades. Este trabalho apresenta uma alternativa econômica para o controle digital baseado em sistema de tempo real, a partir do uso de recursos de software gratuitos e componentes de baixo custo agregado. Para validação da solução proposta, a arquitetura desenvolvida foi utilizada para o controle de um servoposicionador pneumático, na qual foram programados dois algoritmos: controle por modos deslizantes (Slide Mode Control) e o controlador PID (proporcional, integral e derivativo). Os resultados experimentais de avaliação da variação do tempo de execução do laço de controle e do desempenho no seguimento de trajetórias polinomial e senoidal permitem aferir o desempenho da arquitetura desenvolvida. This work presents the development of an electronic system for the control of pneumatic servo-positioners, based on real-time system approach. Pneumatic servo-positioners present several attractive characteristics for their use in areas like mechatronics and robotics, such as good weight/power ratio, absence of magnetic fields, low maintenance and easy installation. However, due to highly nonlinear characteristics related to gas dynamics and friction effects, inherent to the system components, its use is difficult for activities that require positioning accuracy. The advancement of microelectronics in the construction of devices with greater processing capacity, integrated peripherals and ease of programming has allowed the implementation of new algorithms and sophisticated control techniques, in order to surpass such non-linearities. Current work presents an economical alternative to digital control based on a real-time system operation, by means of using of using free software resources and low-cost components. To validate the proposed solution, the developed architecture was used to control a pneumatic servopositioner, in which two algorithms were programmed: slide mode control and PID controller (proportional, integral and derivative). The experimental tests of evaluation of the of the control loop execution time variation and the performance in the tracking control of polynomial and sine trajectories allow to evaluate the performance of the developed architecture.

Neste trabalho é apresentado um estudo sobre estratégias distribuídas de estimação de estado aplicadas em problemas envolvendo redes multiagente de sensores (ou nós). Nesse tipo de problema a rede de nós é utilizada para cooperativamente estimar o estado de um sistema dinâmico. Diferentemente da abordagem clássica onde as medidas de todos os nós são agregadas em um único ponto para solução do problema de estimação, em uma estratégia distribuída os nós compartilham dados com os demais nós no seu entorno e após esse compartilhamento de informação uma estimativa para o estado do sistema é determinada localmente em cada um deles. Sem a necessidade de todos os nós enviarem dados para uma central de processamento, através de uma estratégia distribuída existe uma redução significativa na demanda por energia de comunicação na rede, além de tornar o sistema mais robusto a falhas, tendo em vista que não existe um único ponto responsável pela estimativa. Um dos principais algoritmos de estimação distribuídos abordados na literatura é o Filtro de Kalman Difuso (DKF), uma adaptação multiagente do Filtro de Kalman clássico, que no trabalho desenvolvido foi explorado em conjunto com a lei de controle flocking. Essa lei de controle visa conduzir uma rede móvel de nós a um comportamento coletivo formando arranjos espaciais e em geral é assumido na literatura que os nós possuem acesso ao estado de um sistema de referência que guia o movimento da rede. Foi então considerado o caso onde os nós somente possuem acesso a medidas corrompidas por ruído relacionas ao estado do sistema de referência e para aplicar a lei de controle flocking foi proposta a inclusão do DKF em cascata com o algoritmo de controle, permitindo assim estimar a trajetória do sistema de referência. A partir de estudos de caso em ambiente de simulação foram obtidos resultados que indicam que o DKF supera o desempenho de outros algoritmos de estimação distribuída já aplicados para esse problema, atingindo o desempenho próximo do ótimo - que é obtido através de uma estratégia centralizada. In the present work, a study about the application of distributed state estimation strategies for problems involving multiagent sensor networks was carried. In such problems, sensors (which are equiavelently called nodes) are used to cooperatively estimate the state of a dynamic system. Differently from the classical approach, where the measurements of all nodes are aggregated in a fusion center to solve the estimation problem, in a distributed strategy the nodes share information with the nodes in their surroundings, and after this an estimative for the system state is determined locally at each one of them. Since there is not the requirement for all nodes send data to the fusion center, in a distributed strategy generally there is a significant decrease on the network’s communication energy. Additionally, with this approach the system naturally is more robust to failures, given that there is not an only point responsible for the estimation process. One of the main distributed estimation algorithms is the Diffuse Kalman Filter (DKF), a multiagent adaptation of the classical Kalman Filter and in our study the DKF was explored with the flocking formation control law. This control law aims to lead a mobile network to a collective behavior forming special arranges, and in general it is assumed that nodes have access to the state of a reference system which guides network movement. So, was considered a case where nodes can only have access to noisy measurements that are related to the reference system state, and to apply the control law was proposed the inclusion of DKF in cascading to the flocking control algorithm to track the reference system state. From simulation case studies, the obtained results showed that DKF outperforms other distributed estimation algorithms applied before to this problem and reaches a performance close to optimal - which is obtained through a centralized strategy.

In this paper, thepyvrft, a Python package for the data-driven control method known as Virtual Reference Feedback Tuning (VRFT), is presented. Virtual Reference Feedback Tuning is a control designtechnique that does not use a mathematical model from the process to be controlled. Instead, it uses input and output data from an experiment to compute the controller’s parameters, aiming to minimizean H2 Model Reference criterion. The package implements an unbiased estimate of the controller for MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) processes using both least-squares and instrumental variabletechniques. The package also provides accessory functions to import data and to perform MIMO systems simulations, together with some examples.

Métodos de projeto de controladores baseados em dados são muito interessantes para controle de processos pois permitem a sintonia de controladores sem a obtenção de um modelo, a partir de dados coletados do sistema. Dentre estes métodos, os chamados não iterativos permitem que se utilize apenas um conjunto de dados que pode, inclusive, ser obtido da operação em malha fechada do processo. Nesse trabalho, estuda-se como minimizar a influência de perturbações que possam ter afetado os dados coletados dos sistemas operando em malha fechada sobre os controladores resultantes, bem como a sintonia de controladores multivariáveis de uma estrutura que reduza as alterações necessárias às configurações do sistemas de controle presentes na industria. É apresentada uma análise da influência de perturbações que podem ocorrer durante o período dos dados coletados sobre os controladores calculados pelos métodos VRFT (Método de Sintonia Baseado em Referência Virtual) e OCI (Identificação do Controlador Ótimo). A análise também demonstra a importância do uso de filtros nos dados para método OCI, que se mostrou bastante sensível às perturbações. Um filtro que reduz o viés causado ao resultado do método OCI quando o controlador ideal não se encontra na classe de controladores escolhida é desenvolvido. Além disso, é apresentada uma adaptação aos métodos baseados em dados de forma a permitir a estimação simultânea de controladores descentralizados e desacopladores para sistemas multivariáveis, alcançando desempenhos similares ou superiores aos controladores PID centralizados nos exemplos dados. Estas contribuições são todas demonstradas por exemplos em simulação. Por fim, um exemplo de aplicação real de métodos de controle baseados em dados é mostrado. Data-based control design methods are very interesting to processes controlling as they allow controller tuning without obtaining a model, from data collected from the system. Among these methods, the so called non-iterative allow for the use of a single data set that may even be collected from the processes closed-loop operation. In this work, how to minimize the influence of disturbances that may have affected the closed-loop systems collected data on the resulting controllers is studied, as is the tuning of multivariable controllers of a structure that reduces the necessary changes to the configurations of the current industries control systems. An analisys on the influence that disturbances that may occur during the data colection period may have on the the controllers obtained through the VRFT (Virtual Disturbance Feedback Tuning) or OCI (Optimal Controller Identification) methods is presented. The analisys also shows the importance of the data filtering to the OCI method, that has shown itself very sensitive to disturbances. A filter that reduces the bias caused to the OCI’s results when the ideal controller is not in the chosen controlle class is developed. Besides, an adaptation of the data-based methods to allow the simultaneous estimation of decentralized controllers and decouplers is presented, reaching performances similar of superior to the centralized PID controllers in the given examples. This contributions are all demonstrated with simulated examples. Finally, an example of actual data-driven control design method application is shown.

A diluição e a perda são fatores importantes que podem impactar significativamente nos resultados de uma operação de lavra. Quando se trata de lavra a céu aberto, tais fatores nem sempre são calculados e analisados de maneira detalhada, muitas vezes são tratados como constantes ou fatores percentuais médios, aplicados para atender necessidades de auditorias ou reconciliações de dados. Dentre as diferentes abordagens que se pode ter quando se trata de diluição de lavra, este trabalho irá focar na diluição operacional. A diluição operacional pode ser definida como a incorporação de material estéril ao minério pela incapacidade operacional de separar de forma eficiente os materiais durante a lavra, com os equipamentos disponíveis, considerando os processos vigentes e a configuração geométrica da lavra. Este trabalho propõe uma metodologia para quantificar a diluição operacional em lavra a céu aberto, utilizando dados referentes aos planos mensais de lavra e modelos de teores. Para isso, foi desenvolvida uma rotina automatizada para calcular a diluição, primeiramente baseada em um modelo único de teores (estimado) e após utilizando modelos equiprováveis de teores (simulados), permitindo que as incertezas dos teores dos blocos fossem utilizadas para medir a probabilidade de ocorrência da diluição operacional. Os resultados demonstraram que o uso da metodologia proposta através das rotinas automatizadas permitiu a sistematização e rastreabilidade de processos que são executados repetidamente, além de executar tais etapas em menor tempo. Nos estudos de caso apresentados nos dois primeiros artigos, foi possível concluir que a variação mensal da diluição é bastante significativa; logo, utilizar um fator fixo não seria o mais conveniente, mas sim, escolher um fator calculado por essa técnica referente a cada período analisado, para garantir uma melhor reconciliação. Já o terceiro artigo mostra que a informação de probabilidade de ocorrência da diluição pode ser utilizada para redefinir os planos de lavra ou também para adequar o fator de diluição aplicado, dependendo das características da operação. O estudo demonstra que a utilização de um fator de diluição correto é fundamental nos processos de reconciliação de massas e teores, já que este tem origem no processo da operação e varia a partir de diferentes etapas ao longo do planejamento de mina, influenciando áreas a serem lavradas, orçamentos, eficiência da produção, e com consequência nos resultados financeiros do projeto. Dilution and ore loss are important factors that can affect significantly the results of a mining operation. Regarding open-pit mining, these factors sometimes are not calculated and analyzed in details, often are treated as constants or average factors, applied to attend audit requirements or improving the data reconciliation. Among the different approaches that can be taken when talking about mining dilution, this work will focus on operational dilution. Operational dilution in open-pit mining can be defined as the incorporation of waste material into the ore due to the operational inefficiency of separating materials during mining, considering the physical processes and operational and/or geometric configurations of mining with the available equipment. This work proposes a methodology to quantify the operational dilution in open-pit mining, through the use of monthly mine plans and grade block models. An automated workflow was developed, first based on a single ore block model (estimated by kriging) and after using equally probable block models (simulated), allowing that the uncertainties of grades were used to measure the probability of dilution in a given period of time. The results showed that the use of the proposed methodology through automated routines allowed to the systematization and traceability of processes that are executed repeatedly, besides executing such steps in less time. In the case studies presented in the first two papers, it can be noted that monthly variation of the dilution is quite significant; therefore, using a fixed factor would not be adequate, but choosing a factor calculated by this technique according to each analyzed period, to guarantee a better reconciliation. The third article showed that the information about the propensity to occur dilution can be used to redefine the mining plans or also to adjust the applied dilution factor, depending on the characteristics of the operation. The study demonstrates that the use of a correct dilution factor is fundamental in the processes of mass and grade reconciliation, as this originates from the operation process and varies from different stages throughout the mine planning, influencing areas to be mined, budgets, production efficiency, and with consequence in the financial results of the project.

Este documento presenta el plan de empresa de Alfagro Inversiones S.A.S., compañía creada formalmente en el año 2019 con dos actividades económicas principales: explotación agrícola y pecuaria, con actividades comerciales derivadas de aprovechamiento de semovientes, y gestión inmobiliaria de compra y arrendamiento de terrenos. El enfoque para este trabajo está basado en la línea de negocio de la producción lechera, tomando como objetivo la venta de la leche a un pequeño recolector de la región de Garagoa y Miraflores (Boyacá), y al acopio y quesera La Gaviota. En un futuro se espera generar relacionamientos comerciales con otros acopios y grandes pasteurizadoras de la región cundiboyacense. Así mismo, dentro del análisis de mercado, se realiza el acercamiento y exploración de la creación de una marca propia de productos derivados de la leche, en el mediano plazo. La compañía tiene un organigrama sencillo, con dos administradores y algunos ayudantes que pueden ser fijos o temporales a medida que se vaya ampliando la operación. La compañía está dirigida por el Gerente General y el Gerente de Operaciones, quienes se encargan de temas legales, administrativos y técnicos de la compañía.

Considerar os efeitos de falhas e interferências que afetam as redes intra-veiculares desde o projeto dos seus sistemas de controle tornou-se fundamental, pois, a complexidade da eletrônica embarcada, o aumento do fluxo de informação e também as possibilidades de ataques maliciosos, tornaram o projeto destes sistemas uma tarefa cada vez mais complexa. Neste contexto, a presente tese visa explorar formas de integrar e modelar os efeitos de degradação causados por diferentes tipos de falhas que afetam os protocolos de comunicação, na interconexão das unidades de controle eletrônicas (ECUs). Dentre estas falhas, a pesquisa destaca o estudo aprofundado dos transientes elétricos rápidos – EFT, que degradam o desempenho e geram efeitos como perda de pacotes e atrasos de comunicação. Desta forma, contribui-se com uma metodologia para o tratamento de falhas em sistemas críticos de tempo real, desde as fases iniciais do projeto, utilizando a modelagem orientada a aspectos para modelar e especificar requisitos do sistema, de acordo com características transversais dos requisitos não funcionais relacionados a falhas. Para a definição dos requisitos não funcionais, esta pesquisa usa como base o framework RTFRIDA (Real-Time From Requirements to Design using Aspects), o qual foi estendido para agregar com mais detalhes a modelagem de falhas. Para fins de validação da metodologia foi desenvolvido um mecanismo de diagnóstico de degradação de desempenho, o qual foi integrado a um sistema de controle de suspensão ativa. O estudo foi avaliado em diferentes cenários de carga da rede e com injeções de falhas usando dois tipos de hardwares que seguem normas de teste usadas na indústria. Os resultados evidenciaram a aplicabilidade da metodologia, com a modelagem de um mecanismo de diagnóstico que detectou e registrou os distúrbios de desempenho nos cenários estudados. As análises enfatizam a degradação de desempenho acentuada registrada com as injeções EFT de maior amplitude de tensão e menor tempo de rajada, com carga de ocupação da rede acima de 30%. Os experimentos avaliaram o desempenho dos atuais protocolos de comunicação, com melhores resultados obtidos em FlexRay e CAN-FD, o que confirma a evolução dos protocolos para atender as recentes demandas de desempenho da indústria automotiva. Embedded computing applications are increasingly demanding performance and reliability because these factors are critical to the safety of real-time systems. Reliability aspects in design phases is a fundamental point of many researches because with the increase of embedded electronics, network data transmission and also possibilities of attacks on them, make the design of these systems an increasingly complex task. The present thesis aims to explore and correlate different fault types that degrade vehicular communication protocols performance used to interconnect embedded control units (ECUs). Among these faults, the electrical fast transients - EFT are highlighted, since they generate effects such as packet loss and communication delays. Thus, a methodology based on aspect-oriented modeling concepts, in real-time critical systems is proposed, to model and specify system requirements according to cross-cutting concerns of non-functional requirements related to faults. For non-functional requirements specification, this work is based on RT-FRIDA (Real-Time From Requirements to Design using Aspects) framework, which was be extended for fault modeling. Thus, the novel methodology allows fault modeling following the aspect-oriented principles from the early design phases. For the methodology validation purposes, a performance degradation diagnostic mechanism was developed, which was integrated into an active suspension control system. The study was evaluated in different network busload scenarios and with fault injections using two hardware types, certified by standards used in the automotive industry. The results present that the developed mechanism detected performance disturbances, recording occurrence data in the studied scenarios. The analyzes emphasize the best performance degradation observed with EFT injection of higher voltage amplitude, shorter burst time, and busload above 30%. The experiments evaluated the performance of current communication protocols, with better results obtained in FlexRay and CAN-FD, which confirms the protocol’s evolution to meet the recent performance demands of the automotive industry.

Ce manuscrit présente des résultats sur l’analyse de stabilité des systèmes affines par morceaux en temps discret et sur le projet de fonctions de déclenchement pour des stratégies de commande par événements. Nous proposons une représentation pour des systèmes affines par morceaux et l’on utilise la théorie de stabilité de Lyapunov pour effectuer l’analyse de stabilité globale de l’origine. La nouvelle représentation implicite que nous proposons rend plus simple l’analyse de stabilité car elle évite l’énumération des régions et des transitions entre régions tel que c’est fait dans le cas des représentations explicites. Dans ce contexte nous pouvons souligner deux avantages principaux, à savoir I) la possibilité de traiter des incertitudes dans la partition qui définit le système et, par conséquent des incertitudes dans les transitions, II) l’analyse des stratégies de commande par événements pour des systèmes affines par morceaux. En effet, dans ces stratégies les transitions ne peuvent pas être définies comme des fonctions des variables d’état. La théorie de stabilité de Lyapunov est utilisée pour établir des conditions pour la stabilité exponentielle de l’origine. Grâce à la représentation implicite des partitions nous utilisons des fonctions de Lyapunov quadratique par morceaux. Ces conditions sont données par des inégalités dont la solution numérique est possible avec une formulation par des inégalités matricielles linéaires. Ces formulations numériques se basent sur des expressions quadratiques décrivant des fonctions rampe. Pour des stratégies par événement, une fonctions quadratique par morceaux est utilisée pour le générateur d’événements. Nous calculons les paramètres de ces fonctions de déclenchement a partir de solutions de problèmes d’optimisation. Cette fonction de déclenchement quadratique par morceaux permet de réduire le nombre de d’événementsen comparaison avec les fonctions quadratiques utilisées dans la littérature. Nous utilisons des exemples numériques pour illustrer les méthodes proposées. No presente trabalho, são estudados os problemas de análise de estabilidade de sistemas afins por partes e o projeto da função de disparo para sistemas de controle baseado em eventos em tempo discreto. É proposta uma representação para sistemas afins por partes em termos de funções rampa, e é utilizada a teoria de Lyapunov para a análise de estabilidade. A representação afim por partes implícita proposta evita algumas das deficiências das abordagens de análise de estabilidade de sistemas afins por partes existentes. Em particular, a necessidade de anumerar regiões e transições admissíveis das representações explícitas. Neste contexto, dois benefícios da abordagem proposta podem ser enfatizados: primeiro, ela torna possível a análise de incertezas na partição, e, assim, nas transições. Segundo, ela permite a análise de sistemas de controle baseado em eventos para a classe de sistemas afins por partes, já que, para o controle baseado em eventos, as transições não podem ser determinadas como uma função das variáveis de estado. A representação proposta, por outro lado, codifica implicitamente a partição e as transições. A análise de estabilidade é realizada com técnicas da teoria de Lyapunov. Condi- ções para a estabilidade exponencial são então apresentadas. Graças à representação implícita, o uso de funções candidatas de Lyapunov se torna simples. Essas condições podem ser resolvidas numéricamente usando uma formulação de desigualdades matriciais lineares. A análise numérica explora expressões quadráticas que descrevem funções de rampa para verificar a postivividade de formas quadráticas extendidas. Para o controle baseado em eventos, uma função de disparo quadrática por partes define o gerador de eventos. Parâmetros adequados para a função de disparo sãoencontrados com um procedimento de otimização. Como resultado, esta função usa informação da partição para reduzir o número de eventos, obtendo resultados melhores do que as funções de disparo quadráticas encontradas na literatura. Exemplos numéricos são fornecidos para ilustrar a aplicação da representação e mé- todos propostos. In the present work, we study the problems of stability analysis of piecewise-affine (PWA) discrete-time systems, and trigger-function design for discrete-time event-triggered control systems. We propose a representation for piecewise-affine systems in terms of ramp functions, and we rely on Lyapunov theory for the stability analysis. The proposed implicit piecewise-affine representation prevents the shortcomings of the existing stability analysis approaches of PWA systems. Namely, the need to enumerate regions and allowed transitions of the explicit representations. In this context, we can emphasize two benefits of the proposed approach: first, it makes possible the analysis of uncertainty in the partition and, thus, the transitions. Secondly, it enables the analysis of event-triggered control systems for the class of PWA systems since, for ETC, the transitions cannot be determined as a function of the state variables. The proposed representation, on the other hand, implicitly encodes the partition and the transitions. The stability analysis is performed with Lyapunov theory techniques. We then present conditions for exponential stability. Thanks to the implicit representation, the use of piecewise quadratic Lyapunov functions candidates becomes simple. These conditions can be solved numerically using a linear matrix inequality formulation. The numerical analysis exploits quadratic expressions that describe ramp functions to verify the positiveness of extended quadratic forms. For ETC, a piecewise quadratic trigger function defines the event generator. We find suitable parameters for the trigger function with an optimization procedure. As a result, this function uses the information on the partition to reduce the number of events, achieving better results than the standard quadratic trigger functions found in the literature. We provide numerical examples to illustrate the application of the proposed representation and methods.

O aumento da complexidade e responsabilidade dos dispositivos embarcados nos veículos hoje, tem orientado os esforços no desenvolvimento de sistemas de controle para que estes sejam mais rápidos, precisos, robustos e principamente seguros. Com isso, estes dispositivos estão levando os protocolos de comunicação a um patamar inédito de exigência, tanto no quesito de capacidade como confiabilidade. Protocolos como CAN, CAN-FD e FlexRay entre outros, tem sido utilizados devido às suas características de segurança e a capacidade de atender aos requisitos temporais dos diversos circuitos embarcados. O desenvolvimento e utilização cada vez mais frequente de dispositivos focados em segurança, fazem com que a comunicação entre os diversos componentes destes dispositivos seja exigida ao máximo, levando à necessidade de respostas confiáveis ao extremo. Sistemas como freios ABS, suspensão ativa, frenagem autonoma de emergência, controle de velocidade e distância adaptativo, entre outros, que envolvem várias ECUs distribuídas ao longo do veículo, dispões de frações de segundo para a reação do sistema, entre o sinal de entrada e a atuação correspondente, demandando uma comunicação segura e tolerante à falhas. Os veículos hoje estão passando por grandes mudanças conceituais, trazendo cada vez mais elementos onde o funcionamento demanda mais energia das fontes de alimentação. Diversos sistemas existentes nos veículos geram ruídos como os Transientes Elétricos Rápidos, ou "Electric Fast Transient" (EFT), que estão presentes nas mais simples operações cotidianas do veículo, como ligar e desligar o farol, o ar condicionado, o limpador de para brisas, ou mesmo o acionamento de iluminação diurna (DRL), etc. Neste trabalho foram realizados diversos ensaios, utilizando ECUs com diferentes funções e protocolos, para identificar a susceptibilidade dos referidos sistemas e os protocolos à presença destes ruídos. Visando atender às normas IEC 62228 e a ISO26262, este trabalho demandou o projeto e construção de dois circuitos eletrônicos diferentes, um circuito observando os dados de tempos de subida e de descida (rise and fall time) dos pulsos de EFT, e outro observando a arquitetura do layout da placa de circuito impresso (PCB), as suas entradas, saídas, componentes, etc. Estes ensaios visaram identificar o quanto estes protocolos são suscetíveis à estes tipos de ruídos, utilizando métricas de análise baseadas nos tempos de latência e variação de jitter dos pacotes de comunicação. The increasing complexity and accountability of embedded devices in vehicles today has driven efforts to develop control systems to make them faster, accuratest, safest, robustest. Thus, these devices are taking communication protocols to an unprecedented level of demand, both in terms of capacity and reliability. Protocols such as CAN, CANFD and FlexRay among others have been used due to their safety characteristics and the ability to meet the time requirements of various embedded circuits. The increasing development and use of safety-focused devices, means that communication between the various components of these devices is required to the utmost, leading to the need for extremely reliable responses. Systems such as ABS brakes, active suspension, autonomous emergency braking, adaptative cruise control, among others, which involve various ECUs distributed throughout the vehicle, have milliseconds for system reaction, between input signal and concrete actuation, requiring safe and failure tolerant communication. Vehicles today are undergoing major conceptual changes, bringing more and more elements whose operation require more energy from power supplies. These systems generate noise such as "Electric Fast Transient" (EFT), which are present in the simplest daily operations of the vehicle, such as turning the headlight on, the air conditioner, the windscreen wiper, or even the daytime running light (DRL), etc. In this work several tests were carried out, using different ECUs with different functions and different protocols to identify the susceptibility of these systems and the protocols to these noises. In order to comply with IEC 62228 and ISO 26262 standards, this work required the design and construction of two different electronic circuits, one circuit observing the rise and fall time data of the EFT pulses, and the other observing the architecture of the printed circuit board (PCB) layout, its inputs and outputs, components, etc. These tests aimed to identify how susceptible these protocols are to these types of noise, using analysis metrics based on latency time and jitter variation of communication packets.

O presente trabalho aborda a máquina de indução pentafásica operando sob falha sem controle, assim como com falha e com controle usando várias estratégias que reduzem a pulsação do torque produzida durante a falha. O tipo de falha considerada é a que interrompe a circulação de corrente em uma das fases do estator (fase aberta). O objetivo principal do presente estudo consiste em determinar os impactos da operação sob falha, com e sem controle, na distribuição da indução no interior da máquina, nas perdas magnéticas e no torque eletromagnético. São também propostos novos modelos para a distribuição da indução no interior da máquina; além disto, é proposto um novo modelo para a máquina operando em regime permanente senoidal. Para validar e testar os modelos desenvolvidos foram realizadas simulações com elementos finitos e ensaios com duas máquinas pentafásicas disponíveis no laboratório da UFRGS, sendo na sequência ambos resultados comparados com os obtidos com os modelos propostos. Os modelos para a distribuição da indução fornecem induções muito semelhantes às obtidas com o método dos elementos finitos. Além disto, o modelo proposto para o regime permanente possibilita que um número arbitrário de harmônicas da indução no entreferro seja considerado quando são calculadas as indutâncias mútuas entre o rotor e o estator. Nos modelos conhecidos, apenas a componente fundamental e a terceira harmônica da indução no entreferro acoplam magneticamente o rotor ao estator. Consequentemente, o torque e as correntes fornecidas pelo modelo proposto incluem os efeitos das harmônicas da indução produzidas pelos enrolamentos do estator e do rotor. Os resultados apresentados e discutidos neste trabalho mostram que a distribuição da indução e das perdas magnéticas mudam consideravelmente durante a operação sob falha. Entretanto, a variação total das perdas magnéticas é pequena, pois em algumas regiões as perdas aumentam enquanto que em outras as perdas diminuem. No estator, o conteúdo harmônico e a amplitude da indução em cada um dos dentes e em diferentes partes da coroa são alterados e, no rotor, a operação sob falha adiciona harmônicas de alta frequência ao conteúdo harmônico das induções nos dentes e coroas. The present work addresses the five-phase induction machine operating under fault without control, as well as under controlled faulty operation using several strategies that reduce the torque pulsation arising during the fault. The fault considered here concerns the interruption of the current in one of the stator phases (open-phase fault). The main objective of the study presented here is to determine the impacts of the operation under fault, with and without control, on the distribution of the induction inside the machine, on the magnetic losses, and the electromagnetic torque. Besides, new models are proposed to determine the distribution of the induction inside the machine; further, a new model for the machine operating under sinusoidal steady-state is also presented. To validate and test the developed models, simulations have been carried out with the finite element method using two five-phase machines available at UFRGS; further, several practical tests have been done with the referred machines, with practical results being subsequently compared with theoretical results obtained with the proposed models. The models for the induction distribution provide results very similar to those obtained with the finite element method. Besides, the proposed model allows the inclusion of an arbitrary number of air gap induction harmonics into the mutual inductances between the rotor and the stator. In the known models, only the fundamental and the third-harmonic components of the air gap induction magnetically couple the rotor to the stator. Consequently, the torque and currents provided by the proposed model include the effects of the induction harmonics produced by the stator and rotor windings. The results presented and discussed here show that the distribution of the induction and magnetic losses change considerably during operation under fault. However, the total magnetic losses change only by a small amount, which can be explained by the fact that in some regions inside the machine the losses increase while in others they decrease. In the stator, the harmonic content and the amplitude of the induction in each of the teeth and in different parts of the yoke change; furthermore, in the rotor, the faulty operation adds high-frequency harmonics to the harmonic content of the inductions in the teeth and yokes.

FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas A redução de ordem de modelos tem se mostrado um problema bastante recorrente e diversas técnicas surgiram ao longo dos anos, quando, do ponto de vista do projeto de controladores, se tornou inadequada a elaboração e construção destes, visto o alto grau de redundância, que sistemas físicos reais de grande porte podem possuir. No âmbito da matemática determinística, muitos trabalhos, já consagrados na literatura, se propuseram a resolver tal problemática. Recentemente, técnicas que envolvem métodos metaheurísticos em um espaço de busca pré-determinado, utilizando Inteligência de Enxames, vêm sendo utilizados com bastante êxito e tem se mostrado uma nova ferramenta como solução. Com base neste contexto, este trabalho apresenta a compreensão do problema sob o ponto de vista da teoria de sistemas lineares; realizando um estudo comparativo entre as Inteligências de Enxames: Firefly Algorithm, enxame de partículas (PSO do inglês - Particle Swarm Optimization) e SFLA (do inglês - Shuffled Frog Leaping Algorithm). A redução de ordem de modelos tem se mostrado um problema bastante recorrente e diversas técnicas surgiram ao longo dos anos, quando, do ponto de vista do projeto de controladores, se tornou inadequada a elaboração e construção destes, visto o alto grau de redundância, que sistemas físicos reais de grande porte podem possuir. No âmbito da matemática determinística, muitos trabalhos, já consagrados na literatura, se propuseram a resolver tal problemática. Recentemente, técnicas que envolvem métodos metaheurísticos em um espaço de busca pré-determinado, utilizando Inteligência de Enxames, vêm sendo utilizados com bastante êxito e tem se mostrado uma nova ferramenta como solução. Com base neste contexto, este trabalho apresenta a compreensão do problema sob o ponto de vista da teoria de sistemas lineares; realizando um estudo comparativo entre as Inteligências de Enxames: Firefly Algorithm, enxame de partículas (PSO do inglês - Particle Swarm Optimization) e SFLA (do inglês - Shuffled Frog Leaping Algorithm).

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2019. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Os balões meteorológicos de voo para alta altitude são instrumentos usados há décadas para a investigação climática e a identificação dos parâmetros da atmosfera como pressão, temperatura, densidade do ar, intensidade do vento entre outros. Nos últimos anos, com o barateamento e a miniaturização dos sistemas eletrônicos, as plataformas de balões começaram a ganhar maior atenção no campo de engenharia pelo mundo todo. Os balões atmosféricos se tornaram uma forma barata de realizar missões de sensoriamento remoto, de telecomunicações e até de vigilância militar. Este trabalho surge na linha de pesquisa do projeto LAICAnSat desenvolvido na Universidade de Brasília. O projeto LAICAnSat é uma iniciativa que une estudantes de diversas áreas como a engenharia aeroespacial, mecatrônica, elétrica e produção, com o objetivo de desenvolver um plataforma modular de baixo custo para realização de experimentos e serviços em baixa e alta altitude utilizando o padrão Cubesat. A linha de pesquisa adotada consiste no desenvolvimento de uma plataforma modular capaz de realizar flutuações em alta altitude através da atuação de uma válvula capaz de liberar gás de um balão de látex de forma automatizada. Através deste dispositivo, é possível realizar manobras para pousos rápidos e ter uma capacidade de pousar em áreas de fácil acesso. Com o objetivo de entender o comportamento dos balões durante um voo estratosférico, os fundamentos matemáticos relacionados com o movimento de um balão de látex foram apresentados e um modelo matemático desenvolvido. Foram realizadas simulações com o modelo descrito e comparações com dados reais de missão foram feitas. A construção de uma válvula utilizando técnicas baratas de prototipagem rápida com PLA foi realizada e um teste de campo foi conduzido. Um sistema de controle utilizando um controlador proporcional integral derivativo foi implementado em simulação em conjunto com uma estratégia de controle e vários cenários de simulação foram apresentados e discutidos. High altitude flight balloons are instruments used for decades for climate research and the identification of atmospheric parameters such as pressure, temperature, air density, wind intensity and others. In recent years, with the price drop and miniaturization of electronic systems, balloon platforms have begun to gain greater attention in the engineering field around the world. Atmospheric balloons have become an inexpensive way to perform remote sensing, telecommunication, and even military surveillance missions. This work comes from the research of the LAICAnSat project developed at the University of Brasilia. The LAICAnSat project is an initiative that brings together students from many areas such as aerospace, mechatronics, electrical and production engineering, with the goal of developing a low cost modular platform for conducting low and high altitude experiments and services using Cubesat design. The research plan is the development of a modular platform capable of performing high altitude fluctuations through the actuation of a automated valve that releases gas from a latex balloon. Through this device it is possible to perform quick landing maneuvers and have an ability to land in accessible areas. In order to understand the behavior of balloons during a stratospheric flight, the mathematical equations related to the movement of a latex balloon were presented and a mathematical model developed. Simulations were performed with the described model and comparisons with real mission data were made. The construction of a valve using inexpensive PLA rapid prototyping techniques was performed and a field test was conducted. A control system using a derivative integral proportional controller was implemented in simulation in conjunction with a control strategy and various simulation scenarios were presented and discussed.

International audience; This paper presents a mathematical convergence analysis of a Fock states feedback stabilization scheme via single-photon corrections. This measurement-based feedback has been developed and experimentally tested in 2012 by the cavity quantum electrodynamics group of the Laboratoire Kastler Brossel. Here, we consider an infinite-dimensional Markov model corresponding to a realistic experimental set-up where imperfect measurements and feedback delays are taken into account. In this realistic context, we show that any goal Fock state can be stabilized by a Lyapunov-based feedback for any initial quantum state belonging to the dense subset of finite rank density operators with support in a finite photon-number subspace. Closed-loop simulations illustrate the performance of the feedback law.