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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23581
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Controle extremal com equações diferenciais parciais de difusão distribuídas |
Título(s) alternativo(s): | Extremal control with distributed diffusion partial differential equations |
Autor: | Almeida, Flavio de Souza ![]() |
Primeiro orientador: | Oliveira, Tiago Roux de |
Segundo orientador: | Coutinho, Pedro Henrique Silva |
Primeiro membro da banca: | Bessa, Iury Valente de |
Segundo membro da banca: | Santos, Tito Luís Maia |
Terceiro membro da banca: | Rodrigues, Victor Hugo Pereira |
Resumo: | O controle de sistemas descritos por equações diferenciais parciais (PDEs) é um tema usual na engenharia, especialmente em processos industriais onde o comportamento das variáveis pode ser descrito de forma distribuída no tempo e no espaço. Esses problemas são críticos e desafiadores devido à natureza infinita dimensional e às dificuldades em modelar ou controlar esses sistemas com precisão, pois nem sempre é possível obter um modelo exato para representar o seu comportamento devido à incertezas, no linearidades e variações ambientais. Nesses cenários, o Controle Extremal (extremum seeking - ES) se torna uma ferramenta relevante, pois permite realizar otimização em tempo real, buscando o ponto ótimo sem exigir um modelo detalhado do sistema. Contudo, a aplicação do ES em sistemas governados por PDEs de difusão distribuída apresenta desafios, principalmente no que diz respeito à garantia de estabilidade do sistema, uma vez que o ES, por si só, não oferece uma solução direta para a estabilidade de sistemas com múltiplas variáveis distribuídas. Este trabalho aborda o problema de ES para PDEs de difusão distribuída, propondo uma estratégia que combina a metodologia do ES com o método de backstepping, uma técnica conhecida por sua capacidade de garantir estabilidade em sistemas não lineares e distribuídos. Esse método permite projetar controladores que asseguram a estabilidade exponencial do sistema médio através de uma análise por funcional de Lyapunov, ao mesmo tempo em que o ES ajusta dinamicamente os parâmetros do controlador, adaptando-se às variações e incertezas do sistema. Desse modo, utilizando a teoria da média para sistemas de dimensão infinita, demonstra-se que as trajetórias convergem para uma vizinhança pequena em torno do ponto ótimo. |
Abstract: | The control of systems described by partial differential equations (PDEs) is a common topic in engineering, especially in industrial processes where the behavior of variables can be described in a distributed manner in time and space. These problems are critical and challenging due to the infinite-dimensional nature and the difficulties in modeling or controlling these systems accurately since it is not always possible to obtain an exact model to represent their behavior due to uncertainties, nonlinearities, and environmental variations. In these scenarios, Extremal Control (ES) becomes a relevant tool, since it allows real-time optimization, seeking the optimum point without requiring a detailed model of the system. However, the application of ES in systems governed by distributed diffusion PDEs presents challenges, especially concerning ensuring system stability, since ES, by itself, does not offer a direct solution for the stability of systems with multiple distributed variables. This work addresses the ES problem for distributed diffusion PDEs, proposing a strategy that combines the ES methodology with the backstepping method, a technique known for its ability to ensure stability in nonlinear and distributed systems. This method allows the design of controllers that ensure the exponential stability of the average system through a Lyapunov functional analysis, while the ES dynamically adjusts the controller parameters, adapting to the system variations and uncertainties. In this way, using the averaging theory for infinite-dimensional systems, it is demonstrated that the trajectories converge to a small neighborhood around the optimum point. |
Palavras-chave: | Engenharia eletrônica Sistemas de controle inteligente Equações diferenciais parciais Sistemas de parâmetros distribuídos Electronic engineering Differential equations, Partial Intelligent control systems Distributed parameter systems |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica |
Citação: | ALMEIDA, Flavio de Souza. Controle extremal com equações diferenciais parciais de difusão distribuídas. 2024. 69 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Eletrônica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/23581 |
Data de defesa: | 27-Dez-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Eletrônica |
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