Formulação multiobjetivo para síntese de observador proporcional integral

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dc.contributor.advisorGonçalves, Eduardo Nunes
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/4167566933927576
dc.contributor.authorMartins, Flávia Cordeiro
dc.contributor.referee1Eduardo Nunes Gonçalves
dc.contributor.referee2Márcio Júnior Lacerda
dc.contributor.referee3Cristiano Marcos Agulhari
dc.date.accessioned2023-08-07T15:36:25Z
dc.date.available2023-08-07T15:36:25Z
dc.date.issued2020-07-07
dc.description.abstractEste trabalho apresenta uma formulação de síntese de projeto de observadores de estados Proporcional-Integral (PI) para sistemas multivariáveis lineares invariantes no tempo (LIT). Em uma formulação bi-objetivo, as finalidades do projeto são minimizar o erro de estimação dos estados observados, quando o sistema está submetido a distúrbios não mensuráveis e à atenuação do efeito de ruídos de medição. As especificações de desempenho de projeto são quantificadas em termos das normas H2 e H∞ das matrizes do sistema em malha fechada. A principal contribuição deste trabalho é caracterizada pela formulação do problema de síntese de observadores PI como um problema de otimização multiobjetivo que possibilite, por meio de algoritmos apropriados, a geração de um conjunto de soluções eficientes com diferentes compromissos entre a minimização do erro de estimação na presença de distúrbios e a minimização do efeito de ruídos de medição. Esta técnica visa garantir o erro de estimação nulo em regime permanente para sistemas LIT em tempo contínuo. Uma segunda contribuição desse trabalho é comparar o observador PI com o observador clássico de Luenberger para verificar se apesar da complexidade de projeto e implementação do observador PI, os benefícios justificam o seu uso. Na resolução do problema, foi utilizado um algoritmo Evolução Diferencial Multiobjetivo. O conjunto de soluções encontradas no problema de otimização multiobjetivo formam a fronteira aproximada Pareto, sendo as variáveis otimizadas os elementos que integram a matriz de ganhos do observador. Um método de tomada de decisões multicritério baseado em uma abordagem fuzzy foi aplicado, fornecendo três soluções eficientes ao tomador de decisões. A eficiência da formulação de projeto proposta é verificada em exemplos ilustrativos de sistemas de ordens diferentes. Os resultados obtidos indicam a eficiência da formulação desenvolvida, tendo em vista que através do observador PI é possível obter menores erros de estimação com menores ganhos que o observador clássico, e ainda minimizar o efeito da perturbação e dos ruídos de medição.
dc.description.abstractotherThis work presents a synthesis formulation of Proportional-Integral (PI) state observers for multivariable linear time-invariant systems (LTI). Considering a bi-objective formulation, the purpose of the project is to minimize the state estimation errors, when the system is subjected to non-measurable disturbances, and the attenuation of the measurement noise effect. The performance specifications of the project are quantified in terms of the H2 and H∞ norms of the closed-loop system matrices. The main contribution of this work is characterized by the formulation of the synthesis of PI observers as a multiobjective optimization problem that allows, through any multiobjective optimization algorithm, the generation of a set of efficient solutions with different trade-off between minimization of the state estimation error in the presence of disturbances and minimization of the effect from measurement noises. This technique aims at guaranteeing the null estimation error on stationary state for LTI systems in continuous time. A second contribution of this work is to compare the PI observer with Luenberger’s classic observer to verify if, despite the greater complexity of the PI observer design and implementations, the benefits justify its use. To solve the problem, a Multiobjective Differential Evolution algorithm is applied. The set of solutions found in the multiobjective optimization problem form the approximate Pareto Frontier, with the optimized variables being the elements that compose the observer’s gain matrices. A multicriteria decision-making method based on a fuzzy approach was applied providing three efficient solutions to the decision maker. The efficiency of the proposed sinthesys is verified by illustrative examples for different system orders. The results presented indicate the efficiency of the developed formulation, considering that through the PI observer it is possible to obtain smaller estimation errors with smaller gains than the classical observer, and still minimize the effect of disturbance and measurement noise.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/369
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais / Universidade Federal de São João del-Rei
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG / UFSJ
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
dc.subjectSistemas de controle
dc.subjectOtimização matemática
dc.subjectAlgoritmos
dc.subjectSistemas de controle por realimentação
dc.titleFormulação multiobjetivo para síntese de observador proporcional integral
dc.typeThesis
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