Orientador: Juan Francisco Camino dos Santos

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: O tema Otimização dos parâmetros da planta e do controlador é o objeto de estudo desta dissertação. Este trabalho propõe três metodologias analíticas: Metodologia Baseada na Resposta Temporal, Metodologia Quadrática e Metodologia Variacional, para solucionar o problema de otimização...

Resumo: O tema Otimização dos parâmetros da planta e do controlador é o objeto de estudo desta dissertação. Este trabalho propõe três metodologias analíticas: Metodologia Baseada na Resposta Temporal, Metodologia Quadrática e Metodologia Variacional, para solucionar o problema de otimização simultânea dos parâmetros de uma suspensão veicular e do controlador LQR. Essas metodologias são investigadas, respectivamente, com base na solução da equação de estado, no problema do Regulador Linear Quadrático (LQR) Ótimo e no Cálculo Variacional. A partir de um algoritmo encontrado na literatura foram iniciados os estudos numéricos. Esse algoritmo permite calcular derivadas de exponenciais matriciais, que são essenciais para o desenvolvimento da metodologia proposta para se resolver o problema da otimização simultânea dos parâmetros da planta e do controlador, no qual a obtenção de uma formulação analítica para o gradiente da função a ser minimizada é importante. Como aplicação, é proposto um problema de otimização simultânea do ganho de um controlador LQR e dos parâmetros de uma suspensão veicular ativa. Esse problema é resolvido numericamente utilizando-se o software MATLAB. Essa dissertação é desenvolvida da seguinte forma: Primeiramente, são apresentadas as metodologias analíticas e as metodologias numéricas. A partir do estudo numérico, os resultados do problema de otimização aplicado ao modelo de uma suspensão veicular são obtidos. Por fim, as conclusões e os possíveis trabalhos futuros são apresentados

Abstract: In this work, the theme Optimization of plant and controller parameters is studied. This work shows three analytical methodologies: Methodology Based on Temporal Response, Methodology Quadratic andMethodology Variational, suggested to solve the simultaneous optimization problem of plant...

Abstract: In this work, the theme Optimization of plant and controller parameters is studied. This work shows three analytical methodologies: Methodology Based on Temporal Response, Methodology Quadratic andMethodology Variational, suggested to solve the simultaneous optimization problem of plant parameters and the controller of the linear and time invariant system. These methodologies are investigated, respectively, based on the solution of the state equation, on the Quadratic Regulator problem and on the Variational Calculus. From an algorithm that was found in the literature, the numerical studies were started. The goal of this algorithm is to calculate the derived from matrix exponential. This function is essential to develop the numerical methodology suggested to solve the optimization problem of plant parameters and the controller, in which is important to find an analytical form for the gradient of the object function. As an application, an optimization problem of plant parameters and the controller for a quarter-car active vehicle suspension is suggested. This problem is solved numerically using the software MATLAB. This work is developed as follows: Firstly, the analytical and numerical methodologies are presented. From the numerical studies, the vehicle suspension optimization problem results are obtained. And, in the end, the conclusions and the possible future works are presented