Regras de sintonia do preditor de Smith filtrado simplificado para sistemas de primeira ordem com atraso
| Ano de defesa: | 2025 |
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Resumo: | This paper proposes tuning rules for the Simplified Filtered Smith Predictor for first- order systems with transport delay. These rules are derived from the robust stability condition of the controller and provide the minimum desired parameter to ensure stability and fast rejection of constant disturbances. To achieve this, it is only necessary to provide the system gain, the pole, as well as the time delay along with its maximum uncertainty, and the control gain. Once the analytical form of these rules is obtained, the solutions to the involved transcendental equations are determined through an approximate or numerical method. A program for automatic calculation of the tuning parameter is developed to ease the designer's task. Finally, each rule is tested on the respective first-order systems through simulation and compared with other recent works in the literature. The results show that the proposed rules are effective in determining the value of the filter parameter that is small enough to ensure good performance in disturbance rejection while still ensuring the stability of the control system in the presence of uncertainty in the transport delay value. |
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Freitas, Felipe Câmara deCosta, Marcus Vinicius Silvério2025-10-13T19:17:26Z2025-10-13T19:17:26Z2025FREITAS, Felipe Câmara de. Regras de sintonia do preditor de Smith filtrado simplificado para sistemas de primeira ordem com atraso. 2025. 53 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83025This paper proposes tuning rules for the Simplified Filtered Smith Predictor for first- order systems with transport delay. These rules are derived from the robust stability condition of the controller and provide the minimum desired parameter to ensure stability and fast rejection of constant disturbances. To achieve this, it is only necessary to provide the system gain, the pole, as well as the time delay along with its maximum uncertainty, and the control gain. Once the analytical form of these rules is obtained, the solutions to the involved transcendental equations are determined through an approximate or numerical method. A program for automatic calculation of the tuning parameter is developed to ease the designer's task. Finally, each rule is tested on the respective first-order systems through simulation and compared with other recent works in the literature. The results show that the proposed rules are effective in determining the value of the filter parameter that is small enough to ensure good performance in disturbance rejection while still ensuring the stability of the control system in the presence of uncertainty in the transport delay value.O presente trabalho propõe regras de ajuste do Preditor de Smith Filtrado Simplificado para sistemas de primeira ordem com atraso de transporte. Tais regras são obtidas a partir da condição de estabilidade robusta do controlador e fornecem o menor parâmetro desejado para garantir estabilidade e rápida rejeição de perturbações constantes, bastando para isso fornecer o ganho do sistema, o polo, bem como o atraso e sua máxima incerteza e o ganho de controle. Uma vez obtida a forma analítica de tais regras, determinam-se as soluções das equações transcendentais envolvidas através de método aproximado ou numérico. Um programa para cálculo automático do parâmetro de sintonia é desenvolvido a fim de facilitar o trabalho do projetista. Finalmente, cada regra é testada nos respectivos sistemas de primeira ordem através da simulação e comparação com outros trabalhos recentes da literatura. Os resultados mostram que as regras propostas são eficazes na determinação do valor do parâmetro do filtro que seja pequeno o suficiente para garantir bom desempenho na rejeição de perturbações e que ainda garanta estabilidade do sistema de controle frente à incerteza no valor do atraso de transporte.Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.Regras de sintonia do preditor de Smith filtrado simplificado para sistemas de primeira ordem com atrasoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisPreditor de Smith filtrado simplificadoCondição de robustezAtraso de transporteSistemas de primeira ordemSimplified filtered Smith predictorRobustness conditionTime-DelayFirst-order systemsCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/0284566133873787https://orcid.org/0000-0002-2112-6433http://lattes.cnpq.br/91472992009172842025-10-13ORIGINAL2025_dis_fcfreitas.pdf2025_dis_fcfreitas.pdfapplication/pdf1026143http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/83025/1/2025_dis_fcfreitas.pdf3779706b3c6badc2a1f75178f4bab804MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/83025/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/830252025-10-13 16:17:28.285oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2025-10-13T19:17:28Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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