Luciano Antonio Frezzato Santos.

Este projeto de pesquisa visa desenvolver observadores para sistemas dinâmicos contínuos com o intuito de estimar parâmetros não diretamente acessíveis de tais sistemas. De modo geral, serão considerados sistemas contínuos não lineares sujeitos a perturbações não modeladas e falhas de atuadores ou sensores. A princípio, almeja-se utilizar observadores de entradas desconhecidas (unknown input observers) para estimar os parâmetros de interesse, podendo-se adotar outras estruturas de observadores a depender das características do sistema em estudo. Os principais sistemas a serem abordados são veículos inteligentes/autônomos e sistemas biomédicos, sobretudo em combinação com a técnica de estimulação elétrica funcional. O principal objetivo é conseguir estimar de forma acurada os parâmetros de interesse dos sistemas de modo que tais parâmetros possam ser utilizados para outras aplicações como, por exemplo, controle em malha fechada, sistemas de tomada de decisão, dentre outros. Para projetar os observadores pretendidos serão utilizadas técnicas baseadas em funções de Lyapunov polinomiais homogêneas de grau arbitrário e relaxações convergentes, buscando, sempre que possível, formular os problemas investigados sob a forma de Desigualdades Matriciais Lineares. Critérios de desempenho, como os ganhos L-2 e L- infinito, serão também agregados às condições propostas. As novas contribuições serão avaliadas, inicialmente, por meio de simulações numéricas, sendo os resultados obtidos comparados com outros métodos disponíveis na literatura. Posteriormente, os observadores projetados serão aplicados em dados coletados de sistemas reais, aos quais os membros deste projeto possuem acesso.

O objetivo principal deste projeto de pesquisa é desenvolver contribuições para controle com memória e projeto de filtros para Sistemas Lineares Sujeitos a Saltos Markovianos (MJLS) com cadeias de Markov não-homogêneas e aplicar as técnicas desenvolvidas em problemas com motivação prática, englobando problemas clássicos da literatura e utilizando como critério de desempenho de otimização os custos garantidos H2 e H-infinito. Para atingir tal propósito, as contribuições do projeto são agrupadas em três itens: análise e condições de estabilização; condições de projeto; e adaptação das condições para tratar aplicações específicas. As novas condições de projeto de controladores e filtro serão testadas em duas aplicações, referentes à classe de MJLS não-homogêneos: Projeto de controle em rede de comunicação (desenvolvimento de novos protocolos de comunicação e de economia de energia) e filtragem de absorção de fármacos (desenvolvimento de modelos farmacocinéticos e estimativa de toxicidade de órgãos).

Sistemas de refrigeração de estado sólido baseados em módulos Peltier têm a vantagem de causarem menos dano ao ambiente quanto comparados aos sistemas tradicionais de refrigeração que, apesar de terem um desempenho mais elevado, podem liberar gases no ambiente.
Apesar de possuírem uma eficiência energética menor quando comparados em potência máxima, sistemas baseados em módulos Peltier podem ser interessantes nos casos em que um controle mais fino da temperatura ou uma ação com efeito mais local seja necessária. Além disso, o mesmo elemento pode ser utilizado para aquecimento e refrigeração, e o fato de que eles não dependem de partes móveis ou gases de refrigeração os tornam atrativos para dispositivos móveis. Por fim, o desempenho destes módulos pode se tornar competitivo quando a temperatura desejada para o controle não é muito longe da temperatura ambiente e não é necessária a potência total dos módulos.
Este trabalho visa estudar e implementar diferentes estratégias de acionamento e controle de módulos Peltier em diferentes cenários, buscando atingir uma solução mais eficiente (do ponto de vista de consumo energético). Além disso, em alguns casos, espera-se comparar o desempenho dos sistemas de refrigeração por módulos Peltier com sistemas de refrigeração tradicionais (com um consumo energético similar).

Este projeto de pesquisa visa desenvolver novas contribuições para análise de estabilidade e síntese de controladores, filtros e
observadores para sistemas dinâmicos sujeitos a falhas, incertezas e perturbações nocivas. São considerados sistemas lineares e não lineares, com parâmetros incertos, com parâmetros variantes no tempo e restrições estruturais no modelo do sistema e no controle. Técnicas baseadas em funções de Lyapunov polinomiais homogêneas de grau arbitrário e relaxações convergentes são utilizadas, buscando, sempre que possível, formular os problemas investigados sob a forma de Desigualdades Matriciais Lineares. Critérios de desempenho, como as normas H-2 e H-infinito, serão, sempre que possível, agregados às condições propostas. As novas contribuições, para sistemas dinâmicos contínuos e discretos no tempo, serão avaliadas por meio de simulações numéricas e os resultados obtidos serão comparados com outros métodos disponíveis na literatura.

Estudar a análise de estabilidade e a síntese de controladores e filtros para sistemas nebulosos e sistemas híbridos é o objetivo deste plano de trabalho. O projeto pretende analisar a influência de não-linearidades, como saturação dos atuadores, na dinâmica de tais sistemas, e propor extensões dos métodos desenvolvidos para tratar a classe dos sistemas positivos, importantes no estudo de sistemas biológicos, por exemplo. Modelos contínuos e discretos no tempo serão abordados, empregando as normas H-2 e H-infinito como indicadores de desempenho. Técnicas baseadas em funções de Lyapunov polinomiais homogêneas de grau arbitrário e relaxações convergentes serão utilizadas, buscando, sempre que possível, formular os problemas investigados sob a forma de Desigualdades Matriciais Lineares. Os métodos desenvolvidos serão avaliados por meio de simulações numéricas e os resultados obtidos serão comparados com outros disponíveis na literatura.

The aim of this project is to study problems of control and filter design with memory for discrete-time dynamical systems subjected to parametric uncertainties and non-linearities. The mathematical models to be investigated consider linear systems with time-varying uncertain parameters, linear systems with saturation and structural constraints in the system and in the controller or in the filter. The $\Hd$ and $\Hi$ norms will be used as performance criteria for the conditions to be developed. The methodology is based on polynomial-dependent Lyapunov functions in the parameters, trying to formulate the problems as linear matrix inequality conditions whenever possible. The results will be illustrated through numerical simulations concerned with stability and control of models of discrete-time dynamical systems.

Desenvolvimento de novas contribuições para a análise de estabilidade e a síntese de controladores para sistemas dinâmicos, considerando modelos matemáticos com dependência polinomial no estado, sistemas lineares com não linearidades, com parâmetros incertos, parâmetros variantes no tempo,
e restrições estruturais no sistema e no controle. A metodologia baseia-se no uso de funções de Lyapunov polinomiais, nos parâmetros ou no estado do sistema, buscando sempre que possível a formulação dos problemas em termos de desigualdades matriciais lineares.

Com o objetivo de melhorar o desempenho de dispositivos Máquina-Ferramenta face as mudanças bruscas de parâmetros associados a posição, velocidade e aceleração, durante a realização de uma determinada trajetória, torna-se imprescindível o estudo de novas arquiteturas de controle. A Automação Flexível possibilita que dispositivos robóticos sejam cada vez mais rápidos podendo interferir num processo com rapidez e precisão, motivando o desenvolvimento de técnicas, onde controladores clássicos, do tipo PID podem ser substituídos com maior eficiência. Este trabalho de pesquisa se insere dentro de um plano de mestrado, onde a validação de algoritmos de controle robustos deverá ser desenvolvida, efetuado em um primeiro momento a partir da implementação de um Sistema Máquina-Ferramenta Virtual com Arquitetura de Controle Aberta e flexível, permitindo assim o estudo da Estrutura Global de Controle. A validação final dos resultados obtidos deverá ser realizada inicalmente a partir de implementação de um simulador virtual com ênfase no estudo de diferentes arquiteturas de controle, para posterior validação em dispositivo robótico cartesiano disponível no Laboratório de Automação Integrada e Robótica da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP.

A análise do desempenho (vazão e atraso de transferência dos pacotes de informação) das redes de sensores sem fio em função do consumo de energia dos sensores. Desenvolvimento de algoritmos de gerência do consumo de energia e obtenção de modelos analíticos para a relação desempenho-consumo de energia.