Controle Fuzzy adaptativo de sistemas não lineares incertos representados por modelos Takagi-Sugeno aplicado a um sistema de rotor duplo
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Leonardo Amaral Mozelli
Luciano Antônio Frezzatto Santos
Luciano Antônio Frezzatto Santos
Resumo
Nesta dissertação, é proposta uma nova abordagem de aproximação adaptativa baseada na técnica de backstepping para o controle do ângulo de arfagem (modo de operação SISO) de um sistema eletromecânico conhecido como Twin-Rotor MIMO System - TRMS. Aproximadores universais na lei de controle são usados para estimar a parte desconhecida da dinâmica, usando modelos nebulosos Takagi-Sugeno (TS). De modo a se reduzir a complexidade no projeto do controlador por backstepping, filtros de comando são utilizados para evitar o cálculo explícito das derivadas temporais das ações de controle virtuais. Uma modificação de zona morta, desligando a lei de adaptação na região em que não se pode garantir a convergência da função de Lyapunov, é utilizada de modo a evitar o problema de deriva dos parâmetros. É apresentado o projeto e análise do controle por backstepping utilizando a abordagem de aproximação adaptativa aplicado ao sistema de rotor duplo, considerando que nem todos os estados são medidos. Para tanto, sistemas nebulosos são utilizados para aproximar as funções não lineares desconhecidas e um observador de estados nebuloso é construído para estimar os estados não-medidos. A eficácia do projeto do controlador é investigada por meio de simulações numéricas, enfatizando-se a redução nonúmero de parâmetros a serem estimados.
Abstract
In this dissertation, a new adaptive approximation approach based on the backstepping technique is proposed for the control of the pitch angle (SISO operating mode) of an electromechanical system known as Twin-Rotor MIMO System – TRMS. Universal approximants in the control law are used to estimate the unknown part of the dynamics using Takagi-Sugeno (TS) fuzzy models. In order to reduce the complexity in the controller design by backstepping, command filters are used to avoid the explicit calculation of the time derivatives of the virtual control actions. A dead zone modification, turning off the adaptation law in the region where the convergence of the Lyapunov function cannot be guaranteed, is used in order to avoid the problem of parameters drift. The design and analysis of backstepping control using the adaptive approximation approach applied to the double rotor system is presented, considering that not all states are measured. Therefore fuzzy systems are used to approximate the unknown nonlinear functions and a fuzzy state observer is constructed to estimate unmeasured states. The effectiveness of the controller design is investigated through numerical simulations, emphasizing the reduction in the number of parameters to be estimated.
Assunto
Engenharia elétrica, Sistemas não lineares
Palavras-chave
Controle adaptativo, Backstepping, Redução de complexidade, Aproximador universal, Sistema não linear incerto, Observador de estados