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Prof. Alexandre Trofino Neto
- Áreas de Interesse: Análise e controle de sistemas incertos, não lineares, e estrutura sujeita a chaveamentos; Aplicações em controle de sistemas de refrigeração, aproveitamento da energia eólica com aerofólios cabeados, e interface cérebro-computador.
- Doutorado: INPG – Institut National Polytechnique de Grenoble, França (1993)
- Pós-Doutorado: University of Sydney, USYD, Austrália (2001 – 2002); Institut National de la Recherche Agronomique, INRA, França (2001 – 2001); University of California, San Diego, EUA (2010-2011).
- Bolsista de Produtividade CNPq – Nível 1B
- CV Lattes
- Página pessoal: http://www.das.ufsc.br/~trofino
- E-mail: alexandre.trofino@ufsc.br
Controle e filtragem robustos
Na teoria de controle robusto busca-se o desenvolvimento de técnicas de análise e projeto de sistemas de controle que ofereçam garantias de desempenho face às incertezas do modelo. Em geral as incertezas são representadas como distúrbios externos, ou parâmetros incertos para representar flutuações nas condições de operação do sistema, ou ainda operadores incertos para representar dinâmicas desprezadas no modelo. Cada tipo de incerteza deve ser tratada de forma diferente para se conseguir uma boa performance do sistema de controle. Existem muitas técnicas já desenvolvidas e inúmeras aplicações já foram relatadas na literatura. Para se obter um sistema de controle robusto com garantias de performance para uma dada classe de incerteza o procedimento é caracterizar essa classe de incerteza, incorporá-la no modelo, e escolher (ou desenvolver) uma técnica de controle robusto adequada para aquela classe de incerteza.
Nesse tema de pesquisa procura-se desenvolver métodos de análise e projeto de sistemas de controle e observadores para sistemas lineares incertos. Tanto aspectos teóricos de modelagem, desenvolvimento de técnicas de análise e projeto quanto aplicações são de interesse.
http://trofino.das.ufsc.br/pt-br/pesquisa/controle-e-filtragem-robustos
Sistemas não lineares
Na área de sistemas não lineares, muitas técnicas de análise e projeto interessantes são de difícil resolução numérica. Nesse contexto o uso de LMIs se apresenta como uma opção interessante. No entanto o uso de LMIs para sistemas não lineares é recente e muito resta a ser feito. Contribuições recentes mostram que LMIs podem ser usadas com sucesso em problemas de análise de estabilidade e estimação da região de atração, mesmo em face de incertezas. Mas em geral os métodos de projeto de controladores e observadores ainda são muito conservadores. Se por um lado o uso de funções de Lyapunov mais complexas que as formas quadráticas, tipicamente utilizadas em sistemas lineares, permitem uma melhor estimação da região de atração, por outro lado complicam o problema de projeto do controlador. Além disso, resultados importantes na teoria de sistemas lineares, como o princípio da separação por exemplo, que permite que o projeto do controlador e observador sejam feitos de forma independentes, ainda não encontraram sua versão para sistemas não lineares.
Nesse tema de pesquisa procura-se desenvolver técnicas de análise e projeto de sistemas de controle e observadores para sistemas não lineares incertos que ofereçam garantias de robustez e performance para uma dada classe de incertezas. Tanto aspectos teóricos de modelagem, desenvolvimento de técnicas de análise e projeto quanto aplicações são de interesse.
http://trofino.das.ufsc.br/pt-br/pesquisa/sistemas-nao-lineares-incertos
Sistemas chaveados
Sistemas chaveados (switched systems) é uma classe de sistemas onde existem elementos, como relés ou tiristores, que abrem e fecham malhas internas do sistema modificando assim sua dinâmica. A estratégia adotada para abrir e fechar as chaves (estratégia de chaveamento) deve ser determinada de forma criteriosa afim de se obter a melhor performance do sistema. Com uma estratégia de chaveamento adequada podemos tornar estável um sistema que é instavel quando a chave está parada nas posições aberta e fechada. Por outro lado, uma estratégia inadequada pode instabilizar um sistema que é estável com chave aberta e fechada. O fenômeno que acontece nesses casos é que a medida que se abre e fecha a chave com uma frequência muito grande surgem novas dinâmicas no sistema que não podem ser vistas no sistema com a chave parada na posição aberta ou fechada. Esse fenômeno, conhecido como modos deslizantes (sliding modes) é similar ao fenômeno de criação de cores diferentes a partir das 3 cores básicas (azul, amarelo e vermelho). Basta alternar uma placa azul e uma amarela com uma frequência grande sufuciente que veremos uma placa verde surgir.
São inúmeras as aplicações de sistemas chaveados, mas dispositivos de eletrônica de potência como acionadores elétricos baseados em inversores e conversores são aplicações típicas. Controle de sistemas via sliding modes é conhecido por ser robusto em relação a distúrbios e incertezas mas a necessidade de se comandar as chaves com grande frequência é em geral um fator limitante, que pode em geral, ser contornado.
Nesse tema de pesquisa procura-se desenvolver técnicas de análise e projeto de estratégias de chaveamento para sistemas de controle e observadores. Tanto aspectos teóricos de modelagem, desenvolvimento de técnicas de análise e projeto quanto aplicações são de interesse.
http://trofino.das.ufsc.br/pt-br/pesquisa/sistemas-chaveados
Sistemas de refrigeração
O ciclo de refrigeração por compressão mecânica do vapor possui quatro componentes básicos. Esses quatro componentes são o compressor, o condensador, o dispositivo de expansão e o evaporador. Por estes componentes, circula o fluido refrigerante. O condensador e o evaporador são os trocadores de calor responsáveis pela liberação do calor para o meio externo e pela absorção do calor do meio refrigerador, respectivamente. O compressor é o dispositivo responsável por elevar a pressão do fluido refrigerante proveniente do evaporador para a pressão de operação do condensador, através da adição de trabalho. O dispositivo de expansão é responsável por baixar a pressão do fluido refrigerante proveniente do condensador para a pressão de operação do evaporador.
Entre as principais aplicações do ciclo de refrigeração por compressão mecânica do vapor, podem ser citados refrigeradores domésticos, aparelhos condicionadores de ar, expositores refrigerados e câmaras frigoríficas. Embora todas essas aplicações possuam problemas a serem estudados, o foco dessa linha de pesquisa, que é realizada em parceria com o laboratório POLO (http://www.polo.ufsc.br/portal/br/), pertencente ao Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Santa Catarina, é em refrigeradores domésticos.
http://trofino.das.ufsc.br/pt-br/pesquisa/controle-refrigeracao
Aproveitamento da energia eólica através de aerofólios cabeados
Em um cenário mundial caracterizado pelo crescente consumo de energia e necessidade de soluções com baixo impacto ambiental, o aproveitamento da energia eólica em grandes altitudes apresenta-se como uma alternativa promissora para a geração de energia elétrica. Enquanto fatores estruturais e econômicos restringem o uso de turbinas eólicas tradicionais em altitudes de no máximo 150 m, aerofólios cabeados são capazes de alcançar altitudes muito mais elevadas, onde os ventos são mais fortes e mais frequentes.
Na última década, unidades de geração baseadas em aerofólios flexíveis – “power kites” – se tornaram objeto de pesquisa ao redor do mundo. Estas pesquisas buscam maneiras eficientes de controlar o voo dos aerofólios, visando à maximização da potência elétrica obtida enquanto limites estruturais são respeitados. Além disso, são investigadas estruturas que possibilitem transformar de maneira mais eficiente a força de tração dos cabos que prendem os aerofólios ao solo, em um movimento rotativo no eixo do gerador elétrico.
Neste contexto, o UFSCkite – Grupo de Pesquisa em Aerofólios Cabeados para Energia Eólica da UFSC – formado em outubro de 2012, se propõe a investigar este novo paradigma na exploração da energia eólica, focando em aspectos de controle e instrumentação e através de trabalhos teóricos bem como experimentos em protótipo, buscando o amadurecimento e viabilização da tecnologia para sua utilização na matriz energética brasileira.
http://trofino.das.ufsc.br/pt-br/pesquisa/ufsckite
Uso de sinais de EEG para interface cérebro-computador
Sistemas de Interfaces Cérebro-Computador (BCI, no inglês, Brain Computer Interface) são uma alternativa artificial à comunicação direta entre o sistema nervoso central (SNC) e dispositivos externos ao corpo humano. Nesses sistemas, o registro da atividade elétrica cerebral é utilizado para gerar sinais de controle para serem aplicados aos dispositivos. Na área clínica, sistemas BCI’s podem ser utilizados para auxiliar o processo de reabilitação de pacientes que apresentam algum tipo de desordem na comunicação entre o sistema motor e o SNC. Ou ainda, podem ser utilizados em outras áreas, como o entretenimento com aplicações diretas em jogos que utilizam realidade virtual.
Sistemas BCI se aproveitam do constante processamento de informações que o cérebro realiza. A atividade elétrica cerebral induz potenciais elétricos que são registrados no escalpo do sujeito num procedimento conhecido como Eletroencefalograma (EEG).
Sinais de EEG são utilizados para decodificar informações que expressam a intenção do sujeito. Para isso, a aquisição dos sinais de EEG é realizada de acordo com um protocolo experimental, onde o sujeito é convidado a desenvolver tarefas mentais predeterminadas. Assim, algoritmos de processamento de sinais são utilizados para reconhecer padrões que contém a informação relacionada a intenção do sujeito.
Embora alguns experimentos em laboratório têm-se mostrado promissores, principalmente, ao apresentar taxas de sucesso ao reconhecer os padrões envolvidos, acima de 80%, ainda há limitações no uso dessa tecnologia em ambientes externos aos laboratórios. Por exemplo, os sinais de EEG apresentam características de não-estacionariedade, relação sinal ruído (SNR) baixa e presença de artefatos que dificultam a generalização dos resultados.
http://trofino.das.ufsc.br/pt-br/pesquisa/interface-cerebro-maquina
