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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41264
Registro completo de metadados
Campo DCValorIdioma
dc.creatorPereira, Bruno Schettini Soares-
dc.date.accessioned2025-02-18T09:08:25Z-
dc.date.available2025-02-18T09:08:25Z-
dc.date.issued2024-12-19-
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufba.br/handle/ri/41264-
dc.description.abstractModel predictive controllers (MPC) are widely used to control systems with characteristics common to many industrial and academic applications. The control law of an MPC is formulated by minimizing an objective function that considers the error between estimated predicted outputs and future references over a specified time horizon. These predicted outputs can be defined using either a nominal parametric model or a data-based model. Typically, in linear approaches, the minimization process generates an optimal sequence of inputs through the receding horizon principle, naturally incorporating system constraints into the solution. A well-known issue with constrained MPC is the loss of feasibility when reference changes occur. This happens due to the finite horizon and the constraints imposed by the controller, which may lead the optimizer to an unreachable target depending on the initial conditions of the problem, potentially causing failure in reference tracking. This work presents contributions to MPC strategies applied to time-varying references. It will be shown that MPC exhibits a conflicting cost function under such conditions, such that a simple modification can provide greater tuning flexibility, thus avoiding undesirable issues like excessively high controller gains caused by aggressive tuning. Initially, a filtered DMC approach is evaluated, where the prediction filter maintains sensitivity to high-frequency disturbances while MPC tuning improves reference tracking. Its effectiveness is assessed through simulations and experiments on temperature control of a thermoresistive sensor. Next, a modified cost function approach is proposed for a receptance-based MPC to reduce the nominal value of the cost function under time-varying reference conditions. Additionally, the receptance matrix-based modeling aims to simplify the identification stage of complex systems, eliminating the need for prior knowledge of the phenomenological model parameters of a multibody system. Simulation results were evaluated for an underactuated system, demonstrating its effectiveness in tracking periodic references. Finally, this work also addresses the issue of MPC with robust stability guarantees through the use of artificial references and analytical reformulation of the desired target. The efficiency of this approach is validated through numerical simulation analysis, and its practical applicability is demonstrated in trajectory control of an unmanned ground vehicle (UGV).pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal da Bahiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectControle Preditivo Baseado em Modelopt_BR
dc.subjectSistemas Restritospt_BR
dc.subjectSeguimento de Trajetóriapt_BR
dc.subject.otherModel Predictive Controlpt_BR
dc.subject.otherConstrained Systemspt_BR
dc.subject.otherTrajectory Trackingpt_BR
dc.titleModel predictive control strategies for tracking dynamic target referencespt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) pt_BR
dc.publisher.initialsUFBApt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::CONTROLE DE PROCESSOS ELETRONICOS, RETROALIMENTACAOpt_BR
dc.contributor.advisor1Santos, Tito Luís Maia-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6338-5073pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2732736365881287pt_BR
dc.contributor.referee1Santos, Tito Luís Maia-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6338-5073pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2732736365881287pt_BR
dc.contributor.referee2Torrico, Bismark Claure-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0001-8972-3974pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/3021078142448985pt_BR
dc.contributor.referee3Silveira, Antonio da Silva-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-2698-2677pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/1828468407562753pt_BR
dc.contributor.referee4Achy, Acbal Rucas Andrade-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0002-4063-0774pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3670392528707658pt_BR
dc.contributor.referee5Ribeiro, Tiago Trindade-
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/3521539442337416pt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0003-0445-5355pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2702214664187013pt_BR
dc.description.resumoControladores preditivos baseados em modelo (MPC) são amplamente utilizados para controlar sistemas com características comuns a muitas aplicações industriais e acadêmicas. A lei de controle de um MPC é formulada pela minimização de uma função objetivo que considera o erro entre saídas previstas estimadas e referências futuras ao longo de um horizonte de tempo especificado. Essas saídas previstas podem ser definidas usando um modelo nominal paramétrico ou modelo baseado em dados. Tipicamente, nas abordagens lineares, o processo de minimização gera uma sequência ótima de entradas através do princípio de horizonte deslizante, incorporando naturalmente as restrições do sistema em sua solução. Um problema conhecido com MPC com restrições é a perda de factibilidade quando há mudança de referências. Isso acontece devido ao horizonte finito escolhido e às restrições impostas pelo controlador que podem levar o otimizador a um alvo inatingível, dependendo das condições iniciais do problema, o que pode causar em insucesso do seguimento de referência. Este trabalho apresenta contribuições para estratégias de MPC aplicadas a referências variantes no tempo. Será visto que o MPC apresenta uma função custo conflitante em tais condições de tal forma que uma simples modificação pode proporcionar uma flexibilidade à sintonia do MPC, evitando assim problemas indesejados de ganhos elevados do controlador causados por sintonias agressivas. Inicialmente, uma abordagem filtrada do DMC é avaliada, na qual o filtro de predição mantém sensibilidade a distúrbios de alta frequência, enquanto a sintonia do MPC melhora o rastreamento de referências e sua eficácia é avaliada em simulação e experimento do controle de temperatura de um sensor termorresistivo. Em seguida, uma abordagem de função custo modificada em um MPC baseado em receptância foi abordado com vista a reduzir o valor nominal da função custo em condições de referências variantes no tempo. A modelagem baseada em matriz de receptância propõe-se a trazer uma simplicidade na etapa de identificação de sistemas complexos, de tal forma que parâmetros do modelo fenomenológico de um sistema de múltiplos corpos não precisa ser necessariamente conhecido. Assim, resultados em simulação foram avaliados para um sistema subatuado, mostrando sua eficácia para seguimento de referências periódicas. Por fim, este trabalho também trata do problema do MPC com garantia de estabilidade robusta por meio do uso de referências artificiais e da reformulação analítica do alvo desejado. A eficiência dessa abordagem é validada por análises numéricas de simulação, e sua aplicabilidade prática é demonstrada no controle de trajetória de um veículo terrestre não tripulado (UGV).pt_BR
dc.publisher.departmentEscola Politécnicapt_BR
dc.type.degreeDoutoradopt_BR
Aparece nas coleções:Tese (PPGEE)

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