Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2316

O Mestrado Acadêmico inicou-se em 1986 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de uma metodologia de lógica fuzzy à gestão de estoques: um estudo de caso em uma instituição pública
(Universidade Federal do Pará, 2011-03-01) SANTOS, Gilbert Queiroz dos; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Este trabalho apresenta uma proposta de aplicação de uma metodologia de lógica fuzzy à gestão de estoques de uma instituição pública da administração federal, localizada em Manaus-AM. Inicialmente, é realizada uma revisão da literatura sobre logística e gestão de suprimentos. Em seguida, são abordados assuntos relativos à gestão de estoques. Após isto, são discutidos tópicos referentes à Lógica Fuzzy. A metodologia proposta possibilitará um melhor controle do estoque, uma vez que serão substituídos os tradicionais métodos quantitativos de gerenciamento de estoques. Os dados utilizados foram coletados diretamente do almoxarifado da instituição em estudo, e referem-se à movimentação de estoque de um determinado item, durante o ano de 2009. A utilização da lógica fuzzy tem despertado, cada vez mais, a atenção de pesquisadores de diversas áreas do conhecimento, sendo, porém, que o grande desafio que se coloca aos mesmos é a modelagem dos dados coletados, em virtude do apoio computacional necessário a sua aplicação. A interação com os valores observados, operados pelas regras da lógica fuzzy permite um melhor controle das ações de um almoxarifado, tais como atendimento, reposição e licitação, uma vez que lida com situações de incerteza e subjetividade. A metodologia desenvolvida mostra-se apta a indicar de uma forma melhor a realização das citadas ações, sendo capaz de operacionalizar de forma automatizada o controle e o gerenciamento do estoque.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de um sistema multiconversor para a realização de estudos experimentais em microrredes de corrente contínua
(Universidade Federal do Pará, 2015-08-10) COSTA JUNIOR, Fernando José da; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho, é apresentado o projeto e desenvolvimento de um Sistema Multiconversor, baseado em uma Microrrede com barramento em corrente contínua e conversores estáticos CC-CC e CC-CA. Este sistema está localizado no Laboratório de Controle em Sistemas de Potência (LACSPOT) na Universidade Federal do Pará (UFPA). O Sistema Multiconversor consiste de três conversores estáticos, sendo dois na topologia abaixador Buck e o terceiro um inversor trifásico. O primeiro conversor alimenta um barramento de corrente contínua com tensão controlada, o qual fornece tensão para um segundo conversor Buck. No segundo conversor, é aplicada uma estratégia de controle de tensão de forma a manter a potência constante. O inversor também é alimentado através do barramento CC e pode ser conectado à rede elétrica de forma a permitir a realização de estudos com sistemas interligados e geração distribuída. Para a validação dos conversores Buck estudados neste trabalho, foram desenvolvidos controladores digitais, através do método indireto de projeto de controladores digitais. Ambos os controladores foram desenvolvidos a partir da leitura das tensões na saída dos dois conversores, com o intuito de manter a tensão e a potência constantes nos conversores primário e secundário, respectivamente. Além da dificuldade inerente de sistemas com incertezas no modelo matemático e não linearidades presentes em conversores estáticos, o conversor com controle de tensão alimenta o segundo conversor. Isto introduz características não lineares que podem, inclusive, provocar instabilidade na tensão do barramento. Por esse motivo, faz-se necessário desenvolver uma estratégia de controle com o intuito de se manter a tensão no barramento o mais próximo possível da tensão de referência. Por fim, uma série de testes é realizada tanto em simulação computacional, quanto no sistema real, com o intuito de verificar a eficácia das técnicas de controle estudadas e aplicadas. Os resultados obtidos mostram o bom desempenho da estratégia de controle para o Sistema Multiconversor.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento e implementação de estratégias de controle digital para regulação de tensão e amortecimento de oscilações eletromecânicas em um gerador síncrono de 10kVA
(Universidade Federal do Pará, 2012-04-29) MORAES, Anderson Roberto Barbosa de; BARREIROS, José Augusto Lima; http://lattes.cnpq.br/1246564618922453; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho são apresentados o desenvolvimento e a implementação de estratégias de controle digital para regulação automática de tensão e para o amortecimento de oscilações eletromecânicas em um sistema de potência em escala reduzida de 10kVA, localizado no Laboratório de Controle de Sistemas de Potência (LACSPOT), da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto dos dois controladores é baseado na técnica de alocação polinomial de polos. Para o projeto do Regulador Automático de Tensão (RAT) foi adotado um modelo simplificado, de primeira ordem, da máquina síncrona, cujos parâmetros foram levantados experimentalmente. Para o controlador amortecedor, por sua vez, também chamado de Estabilizador de Sistemas de Potência (ESP), foi utilizado um modelo discreto, do tipo auto regressivo com entrada exógena (ARX). Este modelo foi estimado por meio de técnicas de identificação paramétrica, considerando para tal, o conjunto motor-gerador interligado a um sistema de maior porte (concessionária de energia elétrica). As leis de controle foram embarcadas em um microcontrolador de alto desempenho e, para a medição dos sinais utilizados nos controladores, foi desenvolvida uma instrumentação eletrônica baseada em amplificadores operacionais para o condicionamento dos sinais dos sensores. O sinal de controle é baseado na técnica de modulação por largura de pulso (PWM) e comanda o valor médio da tensão de um conversor CC-CC, o qual é utilizado como circuito de excitação que energiza o enrolamento de campo do gerador. Além disso, o acionamento elétrico das máquinas que compõem o grupo gerador de 10kVA foi projetado e automatizado somando segurança aos operadores e ao componentes deste sistema de geração. Os resultados experimentais demonstraram o bom desempenho obtido pela estratégia proposta.
Acesso aberto (Open Access)
Uma estratégia ativa para detecção de ilhamento em geradores fotovoltaicos por meio de injeção de sinais de teste
(Universidade Federal do Pará, 2016-10-27) CARVALHO, Fransérgio Martins; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho realiza-se o estudo de uma técnica ativa para detecção de ilhamento adequada para aplicação em Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFCR). A técnica é baseada na injeção de sinais de testes afetando a sequência negativa de tensão após a situação de ilhamento. São apresentadas definições e explicações sobre o sistema de distribuição de potência e sobre os elementos que pertencem a Geração Distribuída (GD). Regulamentos sobre o funcionamento de inversores e o modelo de célula fotovoltaica são apresentados. Detalha-se o conceito de ilhamento e sua Zona de Não Detecção (ZND) bem como as principais técnicas atuais para sua detecção. É apresentada a técnica de sequência negativa. São desenvolvidas algumas aplicações de instrumentação relacionadas a medição de sequência negativa, inversor senoidal e PLL. São projetados modelos que efetuam a injeção e medição de sequência negativa por meio de um VSI: controlador e filtro. São realizadas simulações para detecção de ilhamento sob condições comuns a SFCR: variação de irradiância e sombreamento de célula; e sob condições comuns em um sistema de potência de distribuição: variação e desbalanceamento de carga. Por fim, o desempenho do método aplicado é validado e comparado.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégia de identificação paramétrica aplicada à modelagem fenomenológica de um sistema do tipo correia transportadora industrial para fins de detecção de faltas
(Universidade Federal do Pará, 2014-07) MEDEIROS, Renan Landau Paiva de; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Os sistemas do tipo correia transportadora, são sistemas essenciais para grandes empresas, embora este equipamento apresente um elevado grau de criticidade, de modo que uma parada não planejada do mesmo, pode gerar perdas imensas ou até mesmo a parada de todo o processo produtivo. Tendo em vista a criticidade do equipamento, torna-se necessário realizar a monitoração adequada do mesmo e detectar com maior antecedência possível a ocorrência de alguma falta ocorrida no sistema. Objetivando reduzir as paradas não planejadas, investiga-se nesta dissertação a modelagem de um sistema do tipo correia transportadora com a finalidade de uso no monitoramento e diagnóstico de faltas neste tipo de sistema. Primeiramente é discutido um modelo fenomenológico do processo, o qual é baseado na aplicação das leis da mecânica e considerando-se os diversos tipos de força de oposição ao movimento de uma correia transportadora. Os principais parâmetros do transportador foram estimados utilizando-se técnicas de identificação baseadas em Mínimos Quadrados Não Recursivos. Em seguida, foi desenvolvido e implementado um algoritmo de detecção de faltas utilizando a teoria de análise intervalar, de modo que possibilite detectar condições inadequadas de funcionamento. Com o intuito de avaliar o desempenho do algoritmo proposto foi projetado e construído um protótipo que emula as condições operacionais típicas de um sistema real do tipo correia transportadora. Os resultados obtidos experimentalmente, confirmam o bom desempenho da metodologia proposta.
Acesso aberto (Open Access)
Estratégias de controle de ordem fracionária aplicadas ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência
(Universidade Federal do Pará, 2014-08-11) AYRES JÚNIOR, Florindo Antonio de Carvalho; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho é proposta uma nova metodologia de projeto de estabilizadores de sistemas de potência baseada em teoria de sistemas de ordem fracionária (ESP-OF). A estratégia é baseada em uma generalização do projeto de compensadores do tipo rede avançoatraso (lead-lag) para o domínio de funções de transferência de ordem fracionária. Uma nova variável de projeto, a qual define a ordem da dinâmica fracionária do controlador, é sintonizada para se obter um compromisso entre um bom desempenho no amortecimento do modo eletromecânico dominante e uma robustez ampliada do ESP-OF. O desempenho do ESP-OF foi avaliado experimentalmente, em um sistema de potência em escala reduzida, localizado no Laboratório de Sistemas de Potência da Universidade Federal do Pará. A referida planta de teste apresenta uma estrutura típica do tipo gerador síncrono conectado a um barramento infinito e exibe um modo dominante de oscilação eletromecânica, de amortecimento extremamente reduzido, cujo valor da frequência natural é em torno de 1,2 Hz. O ESP-OF foi então projetado para ampliar o amortecimento relativo desse modo alvo, para toda a faixa de operação admissível. Para fins de implementação prática, primeiramente foram realizados testes experimentais para a identificação de um modelo nominal da planta, sob a forma de uma função de transferência pulsada, para uso na fase de projeto. O modelo obtido experimentalmente foi então validado e posteriormente utilizado tanto para o projeto do ESP-OF quanto para o projeto de um ESP convencional (utilizado para fins de comparação de desempenho). As leis de controle amortecedor do ESP-OF foram calculadas, convertidas para a forma de equações a diferenças e, subsequentemente, embarcadas em sistema digital baseado em microcontrolador DSPIC. Diversos testes de resposta ao impulso foram realizadas sob diferentes condições operacionais. As respectivas respostas dinâmicas dos sinais de saída da planta (desvio de potencia ativa) e do esforço de controle foram registradas para fins de análise. Os resultados experimentais mostraram que o ESP fracionário apresentou um desemprenho dinâmico e robustez similar em comparação com o desempenho obtido por um ESP convencional, para toda a faixa de operação investigada.
Acesso aberto (Open Access)
Implementação e testes de campo de um ESP digital
(Universidade Federal do Pará, 2010-05-18) GOMES, Marcus Ciro Martins; BARREIROS, José Augusto Lima; http://lattes.cnpq.br/1246564618922453; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento e os resultados da implementação e testes em campo de um estabilizador de sistema de potência (ESP) projetado com técnica de controle digital para fins de amortecimento de modos de oscilação eletromecânica observáveis em sinais de potência elétrica medido em uma unidade hidro-geradora, de 350 MVA da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. É apresentada e aplicada a metodologia de identificação de modelos paramétricos lineares do tipo auto regressivo com entradas exógenas (ARX), para estimação de modelos com capacidade de capturar a informação relevante (amortecimento e freqüência natural) dos modos eletromecânicos dominantes do sistema. De posse do modelo paramétrico ARX, é efetuada então a síntese da lei de controle digital amortecedor para o ESP, através da técnica de deslocamento radial dos pólos da função de transferência de malha fechada. Para a síntese da lei de controle digital, utilizou-se uma estrutura canônica do tipo RST. Para os testes de campo, a lei de controle amortecedor do ESP digital foi codificada em linguagem C e embarcada em um protótipo cujo hardware é baseado em microcontrolador modelo DSPIC 30F3014, o qual incorpora um grande número de periféricos para aquisição e comunicação de dados. Para avaliar o desempenho do ESP digital desenvolvido, testes experimentais foram realizados em uma unidade geradora de 350 MVA da casa de força número 1, da UHE de Tucuruí. O estabilizador desenvolvido atua através da modulação da referência de tensão do regulador automático de tensão da respectiva unidade geradora, de acordo com as oscilações observadas através da medida de potência elétrica no estator do gerador. Os resultados de testes de campo mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um modo eletromecânico, de freqüência natural de aproximadamente 1,7 Hz, observado nos teste de campo realizado.
Acesso aberto (Open Access)
Investigação de estratégias de controle digital para regulação de velocidade e emulação da dinâmica de turbinas hidráulicas, com implementação e testes experimentais em uma micromáquina de 10 KVA
(Universidade Federal do Pará, 2011-04-28) NASCIMENTO FILHO, Paulo Sergio; COSTA JÚNIOR, Carlos Tavares da; http://lattes.cnpq.br/6328549183075122; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Devido não ser comum o estudo de sistemas de potência em plantas reais como usinas hidrelétricas por causa dos riscos e custos que envolvem sua operação, dá-se preferência pela realização computacional de modelos matemáticos desse tipo de planta na resolução de problemas, desenvolvimento de novas tecnologias e formação de recursos humanos. No entanto, modelos realizados computacionalmente não proveem a experiência, visual, auditiva e tátil que um modelo físico real pode oferecer. Portanto, neste trabalho, apresenta-se a descrição e a modelagem de um sistema de geração em escala reduzida de 10kVA, que é um sistema físico real, composto por um motor CC, um gerador síncrono e transformadores, chamado também de sistema micromáquina, o qual faz parte da infraestrutura do Laboratório de Engenharia Elétrica da UFPA. Para este sistema, por intermédio deste trabalho de mestrado e do trabalho de mestrado de Moraes (2011), foram desenvolvido subsistemas eletrônicos e computacionais de acionamento, automação e controle para operá-lo de forma segura resultando em uma excelente plataforma didática para dar suporte às pesquisas em dinâmica e controle de sistemas de potência, bem como o desenvolvimento de trabalhos acadêmicos e de ensino. Nesse mesmo contexto, é apresentada uma proposta de técnica de emulação de turbina hidráulica, tendo como base o controle de potência aplicado ao motor CC do sistema micromáquina. Tal técnica foi desenvolvida principalmente com o propósito de dar suporte ao estudo e desenvolvimento de técnicas de regulação de velocidade de turbinas hidráulicas. Consequentemente, também é apresenta uma proposta de um regulador de velocidade digital para turbinas hidráulicas baseado na estrutura canônica RST de controle digital, cujos parâmetros são projetados por duas técnicas de projeto estudadas neste trabalho: o método de alocação polinomial de polos e o projeto de compensadores por atraso de fase pelo método de resposta em frequência para sistemas discretos. Logo para comprovar a eficácia das ferramentas de hardware, software e teóricas desenvolvidas neste trabalho, resultados de experimentos realizados no sistema micromáquina são apresentados e analisados.
Acesso aberto (Open Access)
Metodologia baseada em sistema fuzzy intervalar do tipo-2 para detecção e identificação de faltas de incipientes em motores de indução
(Universidade Federal do Pará, 2013-02-27) ROCHA, Erick Melo; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Desde a incorporação da automação no processo produtivo, a busca por sistemas mais eficientes, objetivando o aumento da produtividade e da qualidade dos produtos e serviços, direcionou os estudos para o planejamento de estratégias que permitissem o monitoramento de sistemas com o intuito principal de torna-los mais autônomos e robustos. Por esse motivo, as pesquisas envolvendo o diagnóstico de faltas em sistemas industriais tornaram-se mais intensivas, visto a necessidade da incorporação de técnicas para monitoramente detalhado de sistemas. Tais técnicas permitem a verificação de perturbações, falta ou mesmo falhas. Em vista disso, essa trabalho investiga técnicas de detecção e diagnostico de faltas e sua aplicação em motores de indução trifásicos, delimitando o seu estudo em duas situações: sistemas livre de faltas, e sobre atuação da falta incipiente do tipo curto-circuitoparcial nas espiras do enrolamento do estator. Para a detecção de faltas, utilizou-se analise paramétrica dos parâmetros de um modelo de tempo discreto, de primeira ordem, na estrutura autoregressivo com entradas exógenas (ARX). Os parâmetros do modelo ARX, que trazem informação sobre a dinâmica dominante do sistema, são obtidos recursivamente pela técnica dos mínimos quadrados recursivos (MQR). Para avaliação da falta, foi desenvolvido um sistema de inferência fuzzy (SIF) intervala do tipo-2, cuja mancha de incerteza ou footprint of uncertainty (FOU), características de sistema fuzzy tipo-2, é ideal como forma de representar ruídos inerentes a sistemas reais e erros numéricos provenientes do processo de estimação paramétrica. Os parâmetros do modelo ARX são entradas para o SIF. Algoritmos genéricos (AG’s) foram utilizados para otimização dos SIF intervalares tipo-2, objetivando reduzir o erro de diagnóstico da falta identificada na saída desses sistemas. Os resultados obtidos em teste de simulação computacional demonstram a efetividade da metodologia proposta.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem e controle robusto paramétrico aplicados a sistemas driven-right-leg para rejeição de ruídos em amplificadores biopotenciais.
(Universidade Federal do Pará, 2022-03-30) GOMES, Alan Sovano; FONSECA, Maria da Conceição Pereira; http://lattes.cnpq.br/3496755183083633; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
O sistema Driven-Right-Leg (DRL) é amplamente utilizado para mitigar os efeitos da tensão de modo comum em amplificadores biopotenciais. Ele funciona como um controlador em malha fechada, cujo objetivo é rejeitar perturbações causadas devido ao acoplamento capacitivo do corpo humano com a rede elétrica. Neste trabalho, o sistema DRL é avaliado do ponto de vista do controle robusto paramétrico, procurando fazer uma avaliação mais completa do que a encontrada na literatura, avaliando margens de ganho, de fase e de módulo extremais. Faixas de variação paramétrica intervalar, retiradas da literatura, foram utilizadas para descrever as incertezas paramétricas que perturbam o sistema estudado. Além disso, foi projetado um controlador do tipo Lead-Lag com base no modelo sujeito a variações paramétricas obtido, de forma a demonstrar tanto como a análise quanto a síntese de controladores DRL pode ser feita com base na teoria apresentada. Os resultados obtidos foram discutidos com base em comparação com os sistemas DRL encontrados na literatura especializada.
Acesso aberto (Open Access)
Performance evaluation of robust parametric control strategies applied on suppression of oscillations effects due to constant power loads in multi-converter buck-buck systems
(Universidade Federal do Pará, 2018-06-11) MARCILLO, Kevin Eduardo Lucas; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Conversores chaveados são sistemas amplamente utilizadas em aplicações industriais. Tais sistemas operam via controle em malha fechada e, dessa forma, os aspectos de estabilidade e desempenho em malha fechada devem ser assegurados pelo projetista. Recentemente, o emprego de sistemas com múltiplos conversores vem se tornando comum em uma ampla gama de aplicações. A interação entre os sistemas de controle os múltiplos conversores pode levar o sistema a operar com reduzidas margens de estabilidade ou com um baixo desempenho dinâmico. Portanto, a estabilidade de um sistema com conversores operando em cascata é uma grande preocupação para aplicações reais. A instabilidade em sistemas em cascata pode ocorrer devido à carga de potência constante (CPL), que é um comportamento dos conversores quando se encontram regulados. As CPLs exibem comportamento de resistência negativa incremental, causando um alto risco de instabilidade em conversores interligados. Dessa forma, a mitigação desse problema é uma questão importante no projeto da fonte de alimentação comutada de múltiplos estágios, de modo a garantir a estabilidade de todo o sistema. No entanto, algumas dificuldades estão presentes além da CPL, por exemplo, não linearidades fortes, devido à presença do elemento indutivo, além das incertezas em relação aos valores nominais dos componentes discretos que compõem o sistema. Neste trabalho é realizado um estudo experimental do desempenho das metodologias de controle robusto paramétrico aplicadas ao problema de mitigar o efeito adverso de cargas do tipo CPL, em um sistema com dois conversores buck operando em cascata (sistema buck-buck). Vários testes foram desenvolvidos utilizando tanto uma planta experimental quanto via simulação computacional em Matlab/ Simulink, quando o sistema multiconversor buck-buck é submetido a uma variação de potência. Os resultados mostram o melhor desempenho das metodologias propostas.
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Projeto de controlador baseado em inequações matriciais lineares aplicado a um sistema multiconversor sujeito à incertezas paramétricas
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-23) SILVA JUNIOR, Carlos Roozenbergh Porto da; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Os sistemas de conversão são dispositivos de grande importância nos sistemas elé- tricos e sistemas embarcados cuja aplicação está presente em ambientes variados, principalmente nos tempos atuais, visto que diversos componentes de níveis e fontes de tensão estão interligados em um único sistema. Dessa forma são investigados métodos de estudo dinâmico desta rede a partir de abordagens que simplificam a rede considerando os modos de velocidade e chaveamento dos demais sistemas de conversão, onde ocorre a simplificação de sistemas velozes para cargas de potência constante (CPL), de forma que e por esse método é avaliado as condições de estabilidade da rede. O estudo permite observar que as CPL atuam como uma resistência incremental negativa, de forma que analisando a partir de um modelo linear é observado que essa carga diminui o amortecimento do sistema, diminuindo suas margens de estabilidade, podendo tornar o sistema instável. Soma-se a esse efeito incertezas nos componentes físicos do circuito, afetando também a estabilidade e desempenho das microrredes. Sendo assim o projeto de reguladores para a atenuação das oscilações advindas desses efeitos se tornam de grande importância para garantia do correto desempenho desses sistemas. Neste trabalho é projetado um controlador robusto às incertezas e capaz de atenuar oscilações na presença de carga de potência constante, de forma que este controlador é implementado em uma microrrede composta por dois conversores abaixadores de tensão continua (Conversor Buck) em cascata, onde um deles é modelado como uma CPL. O modelo do sistema é usado tanto para análise de estabilidade quanto para projeto do controlador robusto em espaço de estado, de forma que a síntese do compensador é estruturado em formato de desigualdade matricial linear cuja solução é obtido através de ferramentas envolvendo optimização de sistemas. Os resultados do controlador são comparados com outro controlador baseado em alocação de pólos, em modelos lineares e modelos não lineares chaveados, na plataforma de simulação matemática Matlab/Simulink, onde são avaliados resposta transitória e sinal de controle graficamente e por meio de índices de desempenho em diversas condições de operação, envolvendo desde perturbações de cargas à variação de parâmetros do sistema.
Acesso aberto (Open Access)
Projeto de um controlador amortecedor robusto aplicado a um sistema de potência sujeito a incertezas paramétricas
(Universidade Federal do Pará, 2016-03-16) CUNHA, Leiliane Borges; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Este trabalho apresenta o projeto de um Estabilizador para o amortecimento das oscilações eletromecânicas em sistemas elétricos de potência usando técnicas de controle robusto baseadas em incertezas paramétricas afins. Esses sistemas são representados por modelos que apresentam incertezas em seus parâmetros, referentes às variações das condições de operação. A metodologia de projeto é estruturada de forma a fornecer um estabilizador que forneça o máximo amortecimento ao sistema, especificado por um politopo de polinômios característicos. Para isso, usa-se a técnica de alocação robusta de polos e o teorema de Chebyshev, integrados à solução de técnicas de programação linear, para o projeto do controlador. Esta técnica permite incorporar restrições ao desempenho do sistema, correspondendo às incertezas presentes no sistema, deixando o projeto do controlador mais robusto. Comparações do controlador robusto com um controlador tradicional são feitas a fim de avaliar os resultados obtidos e validar as vantagens do uso de controladores robustos. Os resultados e as comparações são realizados em ambientes de simulação usando o software MATLAB/SIMULINK, que permite modelar e simular todos os tipos de sistemas dinâmicos.
Acesso aberto (Open Access)
Projeto e avaliação experimental de uma estratégia baseada em análise intervalar aplicada ao projeto de estabilizador de sistemas de potência robusto implementado em um sistema de geração de 10KVA
(Universidade Federal do Pará, 2013-12) COSTA, Cleyson Amorim; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho, são apresentados a metodologia de projeto e resultados de testes experimentais de um estabilizador de sistema de potência (ESP), implementado em um sistema de geração em escala reduzida de 10 kVA, localizado no Laboratório de Controle e Sistema de Potência (LACSPOT) da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto do ESP é baseado em uma estratégia de controle robusto com ênfase em incertezas paramétricas estruturadas, as quais são tratadas com ferramentas da teoria de análise intervalar. Estas incertezas são decorrentes de mudanças do ponto de operação do sistema, que provocam variações nos parâmetros de um modelo matemático linearizado referente ao comportamento dinâmico do sistema elétrico de potência no referido ponto de operação. Para o projeto do ESP robusto intervalar, são realizados uma serie de ensaios experimentais com o propósito de estimar os parâmetros de modelos linearizados da planta, representando satisfatoriamente a dinâmica dos modos poucos amortecidos do sistema de geração interligado. O método de identificação é baseado em técnica de identificação paramétrica, baseado em mínimos quadrados. A partir de um conjunto de dados de entrada e saída, para cada ponto de operação, um modelo linear, do tipo auto-regressivo com entrada exógenos (ARX), estimado para fim de uso do projeto do ESP. Por fim, uma série de testes experimentais é realizada no sistema de geração interligado a rede elétrica local, com o propósito de verificar a efetividade da técnica de controle robusto intervalar proposta para a sintonia do ESP. A partir da análise da função custo do sinal de erro de desvio de potência elétrica na saída do gerador síncrono e a função custo do sinal de controle do ESP comprova-se experimentalmente o bom desempenho obtido pela técnica de controle proposta em comparação com uma técnica de controle clássica.
Acesso aberto (Open Access)
Sistema de controle baseado em lógica fuzzy para regulagem de temperatura em aquecedor de óleo térmico da planta de anodo verde da Albrás
(Universidade Federal do Pará, 2011-12-23) ALMEIDA, José Guilherme Castro de; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Neste trabalho são apresentados os resultados de uma técnica que permitiu implementar a estratégia de controle de temperatura do aquecedor de óleo térmico da fabrica de Anodo Verde da Albrás Alumínio Brasileiro S/A. No projeto utilizou-se um sistema hierarquizado baseado em conjuntos e lógica Fuzzy. O uso dessa metodologia fez com que o sistema fosse capaz de reagir adequadamente diante das variações do ponto de operação do aquecedor, pois o controle Fuzzy exibe algumas características do aprendizado humano, sendo considerado um exemplo de inteligência artificial. O aquecedor de óleo térmico é fundamental no processo de fabricação de blocos inódicos, utilizados como pólo positivo no processo de eletrólise na obtenção do alumínio primário. O sistema de óleo térmico aquece os misturadores e pré-aquecedor de coque, mantendo a temperatura desses equipamentos dentro dos limites estabelecidos pela engenharia de processo. A variável temperatura impacta diretamente na energia de mistura da pasta e na qualidade do produto final, que é o bloco anódico. A metodologia apresentada permitiu alcançar um controle de temperatura que atendeu satisfatoriamente os parâmetros de processo. O programa foi desenvolvido em linguagem ladder é executado em controladores lógicos programáveis (CLP’S) da Rockwell Automation. O controle já está em plena operação nas fábricas de anodos e os resultados obtidos demonstram a eficácia e viabilidade do sistema, que futuramente estará sendo implementado no controle de outros equipamentos da Albrás.
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Técnica de projeto de controlador fuzzy aplicada ao acionamento vetorial de motor de indução
(Universidade Federal do Pará, 2010-05-11) DIAS, Tainara da Costa; BARREIROS, José Augusto Lima; http://lattes.cnpq.br/1246564618922453; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Este trabalho investiga uma estratégia de controle fuzzy Takagi-Sugeno aplicada ao controle de velocidade do motor de indução. A estratégia implementa uma interpolação ponderada entre um conjunto de controladores locais previamente projetados. Ao ocorrer variações nas condições operacionais do motor de indução, os ganhos da lei de controle são ajustados automaticamente, de modo a manter satisfatório o desempenho do sistema de controle. Para o projeto do controlador fuzzy a representação em espaço de estados da planta foi considerada sob a forma de um sistema aumentado, incluindo-se uma nova variável de estado que, nesse caso, foi selecionada como sendo a integral do erro de velocidade. Tal formulação permitiu o projeto de controladores locais com a estrutura PI, através de realimentação completa de estados, com posicionamento de pólos. Como variáveis de operação para o chaveamento fuzzy dos controladores locais, foram selecionados as variáveis velocidade angular do rotor e a componente da corrente de estator responsável pelo torque elétrico do motor. Em seguida, a estabilidade do controlador fuzzy Takagi- Sugeno projetado foi comprovada através do critério de Lyapunov, para isso o problema de estabilidade foi escrito na forma de LMIs. O desempenho do controlador fuzzy Takagi-Sugeno foi avaliado através de estudos de simulação, e seus resultados comparados ao desempenho de um controlador PI convencional, para a regulação da velocidade do rotor. Os resultados obtidos nas simulações mostram que o emprego da estratégia proposta torna o sistema mais robusto a variações paramétricas no sistema de acionamento.
Acesso aberto (Open Access)
Técnicas de controle robusto baseadas em resposta em frequência e via alocação de polos intervalar para sistemas com incertezas paramétricas aplicadas ao problema de regulação de tensão em conversores de potência.
(Universidade Federal do Pará, 2022-05-12) CARDOZO, Luise Ferreira; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
As microrredes são uma forma de sistema de distribuição pertencente ao amplo conceito de smart grids. Os sistemas multiconversores ou multinível, nada mais são do que microrredes CC, compostas por um arranjo de dois ou mais conversores de potência, de modo a realizar o eficiente processamento unidirecional ou bidirecional de potência entre a fonte e a carga. Desta forma, o sistema multiconversor descrito nesta dissertação possui um conversor CC – CC na topologia Buck, o qual é utilizado como fonte de tensão contínua para o barramento principal da microrrede, sendo um elemento de fundamental importância e cujo controle de tensão é essencial, pois as cargas eletrônicas são sensíveis à desvios de tensão. Com o intuito de realizar o controle de tensão no barramento CC, primeiramente é realizado a modelagem do sistema com o método de mínimos quadrados recursivos, momento no qual as variações paramétricas são obtidas formando um modelo mais abrangente denominado de função de transferência intervalar, a qual é representado graficamente pelo conjunto extremal. Em um segundo momento, são desenvolvidos dois controladores robustos, um através das margens de estabilidade extremais do modelo culminando em um controlador PI baseado em resposta em frequência, e outro através de um projeto de controle por alocação de polos intervalar no formato PID. O desempenho robusto dos controladores é avaliado através de simulação computacional, de forma experimental no sistema multiconversor e, por fim, utilizando se uma análise quantitativa por meio índices de de desempenho.

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Navegando Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC por Orientadores "BARRA JUNIOR, Walter"