CONTROLE INTEGRAL ROBUSTO CHAVEADO VIA LMIs DE UM SISTEMA AEROPÊNDULO COM INCERTEZAS PARAMÉTRICAS

Authors

DOI:

https://doi.org/10.21575/25254782rmetg2024vol9n11919

Abstract

Robust switched control has gained significant attention in control engineering as it provides efficient solutions for systems subject to parametric uncertainties and failures. In this context, this paper presents the modeling of an Aeropendulum system in state space with parametric uncertainties and its robust switched control based on the theory of Linear Matrix Inequalities (LMIs). The system comprises a coupled motor-propeller assembly connected to a rotational axis via a rod. The angular displacement of the rod is induced by the thrust force generated by this assembly. Consequently, the motor-propeller assembly guides the rod to the desired angle. The linear state-space model of the system is derived using an approach centered around an operating point. Additionally, an integral action has been incorporated into the control system by introducing a new state variable. Subsequently, system parameter uncertainties were considered to design the feedback gains of the robust switched control. The design conditions were formulated as LMIs with a decay rate and constraints on the norm of the controller's gains. The primary goal of this work is to stabilize the system and enable it to track a step-like trajectory. Simulation results presented throughout this paper demonstrate the satisfactory performance of this technique.

Author Biographies

  • Hugo Fernando Yamanaka, Instituto Federal do Paraná - Campus Jacarezinho

    Possui formação profissionalizante no Curso de Aprendizagem Industrial - Eletricista, pelo Centro de Treinamento SENAI-SP, unidade Ourinhos-SP (2016). Graduação em Engenharia de Controle e Automação pelo Instituto Federal do Paraná (IFPR) - Campus Jacarezinho (2022). Foi bolsista de Iniciação Científica (PIBIC) pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq (2021-2022), pelo Instituto Federal do Paraná (IFPR) no projeto "Controle de sistemas com incertezas e/ou não linearidades sujeitos a restrições". Atualmente é mestrando em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP campus Ilha Solteira. Participa do Núcleo de Pesquisa em Automação e Controle de Sistemas Dinâmicos (NPACSD) - IFPR. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Controle de Processos Eletrônicos, Retroalimentação.

  • Ricardo Breganon, Instituto Federal do Paraná - Campus Jacarezinho

    Possui Graduação em Tecnologia Mecânica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2006), Graduação em Engenharia de Produção pela Faculdade Estácio de Sá de Ourinhos - FAESO (2019), Especialização em Automação e Controle de Processos Industriais pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2007), Especialização em Docência da Educação Profissional, Técnica e Tecnológica pelo Instituto Federal do Paraná - IFPR (2016), MBA em Gestão Pública pela Universidade Pitágoras Unopar - UNOPAR (2020), Especialização em Engenharia de Segurança do Trabalho pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2020), Mestrado em Engenharia Mecânica (2009) e Doutorado em Engenharia Mecânica com área de concentração em Aeronaves pela Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade de São Paulo - EESC/USP (2014). Realizou estágio de Pós Doutorado no programa de Engenharia Mecânica pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2020 - 2021).  É Professor Efetivo no eixo de Controle e Processos Industriais do Instituto Federal do Paraná, Campus Jacarezinho desde 2010.

  • Flávio Andrade Faria, UNESP, Ilha Solteira

    Bacharel em Matemática - Ênfase Aplicada, pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho. Doutor em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho. Áreas de pesquisa: - Automação e Controle, atuando nos seguintes temas: LMIs, Controle Fuzzy e Controle Linear. De 2013 a 2020 foi Prof. no Instituto de Química de Araraquara. Atualmente é Prof. Assistente Doutor na Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira.

  • Rodrigo Cardim, UNESP, Ilha Solteira

    Rodrigo Cardim é Engenheiro Eletricista graduado em 2004 pela UNESP - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Campus de Ilha Solteira. Possui Doutorado (2009) e Pós-Doutorado (2012) em Engenharia Elétrica. Atualmente é Professor na UNESP e orienta alunos de graduação e pós-graduação. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Controle Automático de Sistemas Dinâmicos e Eletrônica, atuando principalmente em temas envolvendo Controle Linear, projeto de controladores utilizando Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs), Controle com Sistemas Chaveados e Controle Fuzzy Takagi-Sugeno.

  • Uiliam Nelson Lendzion Tomaz Alves, Instituto Federal do Paraná - Campus Jacarezinho

    Possui graduação em Engenharia de Controle e Automação pelo Centro de Ensino Superior de Maringá (2011), Formação Pedagógica para a Docência na Educação Básica - Matemática pela Faculdade Educacional da Lapa (2020), Mestrado (2014) e Doutorado (2017) em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP campus Ilha Solteira. Realizou estágio de Pós-Doutorado no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR (2020 - 2021). Atualmente é professor no eixo de Controle e Processos Industriais do Instituto Federal do Paraná - IFPR, campus Jacarezinho. Atua principalmente nos seguintes temas: Controle Robusto, Desigualdades Matriciais Lineares (LMIs), Controle com
    Estrutura Variável e Modos Deslizantes (CEV/MD), Sistemas Não Lineares Descritos por Modelos Fuzzy Takagi-Sugeno, Controle Sujeito à Restrições de Sistemas Lineares e Não Lineares.

  • Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira, UNESP, Ilha Solteira

    Possui graduação em Engenharia Elétrica pela Escola de Engenharia de Lins (1979), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1982) e doutorado em Engenharia Elétrica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1989). Adicionalmente, fez um estágio de Pós-doutoramento na Purdue University, nos Estados Unidos, em 1996 e 1997. É Professor Titular do Departamento de Engenharia Elétrica da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira (FEIS) da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP), onde atua desde 1982, inicialmente na função de Professor Assistente, passando para Professor Assistente Doutor em 1989, para Professor Adjunto (concurso de Livre-docência) em 1995 e para Professor Titular (concurso) em 2005. Foi Coordenador (08-2005 a 05-2007) e Vice-Coordenador do (06-2000 a 07-2005 e 06-2007 a 05-2010) do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da FEIS-UNESP. Atuou como membro da Comissão de Avaliação de Cursos de Pós-Graduação da Área de Engenharias IV da CAPES (2009 a 2013). Foi Coordenador do Comitê de Programas do XVIII Congresso Brasileiro de Automática (CBA2010, 12-16.09.2010, Bonito-MS). Adicionalmente, foi Coordenador (11-1991 a 10-1993) e Vice-Coordenador (11-1989 a 10-1991 e de 11-1993 a 06-1995) do Curso de Graduação em Engenharia Elétrica da FEIS-UNESP e Vice-Chefe do Departamento de Engenharia Elétrica da FEIS-UNESP (05-1989 a 04-1991). Atuou como Editor Associado do IEEE Transactions on Fuzzy Systems (2016 a 2020) . Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em Teoria de Sistemas de Controle e Automação, atuando principalmente nos seguintes temas: controle com modelos fuzzy Takagi-Sugeno, LMIs, controle com estrutura variável, controle adaptativo, controle não liinear, controle com redes neurais, controle linear, controle clássico e aplicações de controle automático.

References

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Published

2024-10-16

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Vol. 9 No. 1 (2024): IV SIMPÓSIO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

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IV SIMPÓSIO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

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Copyright (c) 2024 Hugo Fernando Yamanaka, Ricardo Breganon, Flávio Andrade Faria, Rodrigo Cardim, Uiliam Nelson Lendzion Tomaz Alves, Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira

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