Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 ALGORITMOS BIO-INSPIRADOS APLICADOS AO AJUSTE DE UM REGULADOR LINEAR QUADRÁTICO Chrystian Lenon Remes∗, Renan Sebem∗, Mariana Santos Matos Cavalca∗ ∗ Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC Departamento de Engenharia Elétrica - DEE Rua Paulo Malschitzki, s/n - Campus Universitário Prof. Avelino Marcante Joinville, Santa Catarina, Brasil Emails: [email protected], [email protected], [email protected] Abstract— In this paper, a linear-quadratic approach is proposed as controller for the presure system in Festor didactical workstation, and its weight matrices Q and R are evaluated through different tuning methods. The compared methods are bio-inspired algorithms and empirical tuning. Also, a study is developed on the workstation, regarding the controllability, observability and stability of its pressure system. Keywords— tion. Optimal Control, Linear-Quadratic Regulator, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimiza- Resumo— Neste trabalho, é proposto a utilização de uma técnica linear quadrática como controle para o sistema de pressão da bancada didática Festor e a avaliação de diferentes métodos de ajuste das matrizes de peso Q e R. A comparação é realizada entre métodos de computação bio-inspirados com métodos empı́ricos no ajuste destas matrizes. Também, é realizado um estudo da bancada, acerca da controlabilidade, observabilidade e estabilidade do seu sistema de pressão. Palavras-chave— de Partı́culas. 1 Controle Ótimo, Regulador Linear-Quadrático, Algoritmo Genético, Método de Enxame que é nada mais que um dispositivo de aquisição de dados. Neste trabalho propõe-se um método de ajuste das matrizes de peso Q e R do LQR, baseado em algoritmos bio-inspirados, para um sistema de pressão da bancada didática Festo (Festo, 2006). No LQR, conforme mostrado na Equação 1, existe uma ponderação entre os valores dos estados da planta e a ação de controle, conforme citado anteriormente. Esta ponderação é dada por duas matrizes, comumente chamadas de Q e R, onde Q pondera os estados da planta e R pondera a ação de controle. Os valores atribuı́dos a Q e R são geralmente o resultado do conhecimento já adquirido da planta pelo operador ou da extração exaustiva de dados empı́ricos, que não necessariamente podem convergir à solução mais eficiente. Visando então ajustar as matrizes de pesos Q e R através de um método sistematizado e que possa atingir efetivamente um mı́nimo global da função de custo (Equação 1), a utilização de algoritmos bio-inspirados, como algoritmos genéticos (Genetic Algorithms - GA) e o método de exame de partı́culas (Particle Swarm Optimization - PSO), se mostra uma alternativa excelente, que através de métodos iterativos pode obter os valores ótimos das matrizes de peso Q e R, tendose em mãos especificações de projeto, como por exemplo a definição de tempos de assentamento, máximo sobressinal, etc. No presente texto, será mostrada na Seção 2 uma breve descrição do sistema de pressão que será controlado através do LQR, além de sua mo- Introdução O Regulador Linear Quadrático (Linear Quadratic Regulator - LQR) é uma técnica de controle de extrema eficácia, largamente utilizada em Sistemas Lineares e Invariantes do Tempo (SLIT), pois permite ajustar os ganhos do alocador de pólos em valores ótimos, através da minimização de uma função de custo. Esta função de custo pode tomar diferentes formas para cada problema. A Equação 1 é uma forma bastante comum de representar esta função, levando em consideração uma soma ponderada por Q e R entre os estados do sistema, xk , e a ação de controle, uk , aplicada ao mesmo. J= ∞ X (xTk Qxk + uTk Ruk ) (1) k=0 Um bom motivo para uso do LQR na definição dos ganhos dos estados da malha de controle é o fato desta ferramenta prover um método bem definido de computação destes ganhos (Ogata, 2002). O LQR será aplicado na mesa didática Festo, presente no laboratório de Controle de Processos da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), que pode ser acionada e controlada via software MatlabTM através da ferramenta OPC (Object Linking and Embedding for Process Control) e o Simulinkr. Assim, é possı́vel controlar os atuadores eletrônicos da planta, fazer leitura dos valores dos sensores e ainda controlar entradas e saı́das digitais disponı́veis (Arruda, 2012). Todo o processo de comunicação passa pelo Easy Port, 2909 Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 delagem. Na Seção 3, serão discutidos os dois algoritmos bio-inspirados, GA e PSO, utilizados no ajuste das matrizes de peso Q e R do LQR. Na Seção 4, serão mostrados os resultados comparativos dos controladores ajustados tanto pelo método empı́rico tradicional, quanto pelos algoritmos GA e PSO. Por fim, na Seção 5 é apresentada a conclusão dos métodos utilizados e dos resultados por eles obtidos. Pressure Tank V108 V109 B103 Tank 101 V106 P101 2 V103 Descrição do Sistema de Pressão A bancada didática Festo (Festo, 2006) possui um sistema hidráulico completo, possuindo 2 reservatórios e 1 tanque de pressão, além de diversas válvulas manuais, uma bomba hidráulica proporcional e uma válvula eletrônica proporcional. A bancada didática é mostrada na Figura 1. Neste trabalho, a configuração hidráulica utilizada é mostrada no diagrama de blocos da Figura 2. São utilizados aqui apenas um reservatório e o tanque de pressão, que é onde propõe-se controlar a pressão do sistema. O atuador é a bomba hidráulica proporcional, o qual fará o controle da pressão do tanque. V105 M101 Figura 2: Diagrama de blocos do sistema hidráulico de pressão. da tensão máxima. É importante também destacar que variações nas válvulas manuais da bancada implicam em variações no modelo do sistema e consequentemente na saı́da do mesmo. Desta forma, todo o processo de modelagem e extração de resultados experimentais foi obtido sobre uma mesma configuração das válvulas manuais, de forma que estas não sofreram quaisquer modificações ao longo da obtenção dos dados. Ainda, buscou-se um ponto de operação inicial onde a bomba proporcional e a válvula eletrônica pudessem operar em uma região de linearidade, estando este ponto em 80% e 25% da tensão máxima aplicável de cada componente, respectivamente. 2.1 Obtenção do modelo matemático do sistema de pressão Foi obtido através do System Identification Tool do MatLabTM , o modelo matemático aproximado do sistema em um ponto de operação fixo, através da resposta ao degrau aplicado na bomba hidráulica. Estando o sistema operando no ponto de operação, é então dada uma variação do tipo degrau de +10% da tensão máxima aplicável na bomba hidráulica proporcional. Desta forma, o modelo de primeira ordem obtido representa a variação da saı́da dado uma variação na entrada. O ı́ndice de correlação entre a planta real e o modelo é de 88.16%. A Equação 2 descreve o modelo do sistema de pressão obtido: Figura 1: Foto da bancada didática Festor. Quanto as restrições fı́sicas existentes e caracterı́sticas não lineares, conforme citado em (Arruda et al., 2013), tem-se que a ação de controle da bomba proporcional apresenta uma zona morta, que vai de 0% até cerca de 25% do valor máximo de tensão que pode ser aplicada. A válvula eletrônica proporcional V106 não adiciona variações significativas na resposta do sistema quando alimentada com tensões maiores que 30% G(s) = 1 (1 + τ1 s) (2) Foi ainda adicionado um filtro à malha de realimentação, dado pela função de transferência des- 2910 Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 crita pela Equação 3: H(s) = 1 s+1 um sistema de pressão. Nele, o foco principal era a análise e comparação da complexidade de cada algoritmo utilizado para o aprendizado do FCM, além de mostrar que ambos eram capazes de resolver o problema proposto. No trabalho de (Serapião and Azzolini, 2012), a heurı́stica de GA usando um mecanismo de punição e recompensa foi utilizada também para propósitos de aprendizagem, onde um conjunto de alguns robôs deve ser capaz de executar funções de navegação autônoma. Existem também diversos trabalhos de projetos de malhas de controle LQR utilizando algoritmos de otimização para encontrar as matrizes Q e R mais adequadas para a especificação. O trabalho de (Wongsathan and Sirima, 2009) utiliza o GA para a obtenção de Q e R em um projeto de LQR para um pêndulo invertido. O trabalho de (Selamat and Bilong, 2013) utiliza o PSO da mesma maneira, para um sistema de suspensão ativa de um veı́culo guiado por trilhos. Foi obtido uma redução de 33% no deslocamento lateral do veı́culo, para a velocidade de 60 m/s. A intenção do uso de algoritmos de otimização neste trabalho é encontrar a relação ótima das matrizes Q e R utilizadas na minimização da função de custo J do LQR, dadas especificações e restrições do sistema. Os dois principais algoritmos que serão utilizados são o GA e o PSO. (3) Por fim, tem-se a Equação 4, que é a função de transferência em malha aberta do sistema, composta pela planta e o filtro: G(s) = Kp (1 + τ1 s)(s + 1) (4) Onde Kp = 0.67665 e τ1 = 7.6624 s. A partir da função de transferência G(s) do sistema na forma contı́nua, foi obtida então a sua representação em espaços de estados, ainda na forma contı́nua. Por fim, este sistema será discretizado através do método zero-order holder (ZOH), o qual resulta na seguinte representação, conforme Equação 5: 0.8925 −0.0123 0.0945 0.9994 0.0945 0.0048 A= B= C= 0 0.0883 (5) D=0 O perı́odo de amostragem utilizado foi Ts = 0.1 s, devido às limitações da bancada em operar com perı́odos de amostragem menores. 2.2 3.1 Algoritmos Genéticos são uma excelente ferramenta quando se busca a solução de problemas de otimização. Baseados na teoria evolucionária de Darwin, a qual diz que dada uma população existe a tendência de que os indivı́duos mais fortes predominem, o GA busca o indivı́duo que melhor se encaixa na função de custo desejada (Zanghi et al., 2012). Existem duas formas de se montar a lógica do GA. Uma utilizando-se de números na representação binária, que é a metodologia aqui utilizada, e outra utilizando-se de números reais, conforme mostrado por (Angélico et al., 2012). A seguir, serão descritos de maneira breve os passos realizados pelo GA utilizado para ajustar as matrizes de peso do controlador do sistema. Análise das caracterı́sticas do sistema em malha aberta O sistema em questão é caracterizado como sendo de segunda ordem, conforme Equações 4 e 5, é controlável (possuindo o posto da matriz de controlabilidade igual a 2) e observável (possuindo posto da matriz de observabilidade igual a 2). Além disso, o sistema também é estável em malha aberta, já que seus autovalores da matriz de estados discreta tem módulo menor que 1 (z1 = 0, 9048 e z2 = 0, 9870). 3 Algoritmos Genéticos Algoritmos de Otimização 3.1.1 O número de aplicações que se utilizam de algoritmos bio-inspirados vem crescendo em um ritmo acelerado. Isto porque estes algoritmos conseguem lidar com a busca de mı́nimos e máximos de funções, mesmo que estas possuam caracterı́sticas extremamente não-lineares ou que sejam de difı́cil solução analı́tica. Em (Angélico et al., 2012) foram utilizados os algoritmos GA e PSO para aprendizado de Mapas Cognitivos Difusos (Fuzzy Cognitive Maps FCM) que possam atuar no controle também de Seleção, Cruzamento e Mutação O algoritmo inicia gerando uma população inicial aleatória, onde cada individuo desta população é um candidato para a minimização da função de aptidão. Na seleção, é feita a avaliação dos indivı́duos de uma população através da função de aptidão, mais comumente conhecida por função fitness, onde é feita uma classificação de quais são os melhores e piores indivı́duos. Neste trabalho, é utilizada uma estratégia de elitismo, que garante 2911 Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 que os melhores indivı́duos irão fazer parte das gerações futuras (Zanghi et al., 2012). No cruzamento, os indivı́duos obtidos através da etapa de seleção irão participar de um processo de reprodução, gerando novos indivı́duos. Para tanto, os indivı́duos são transformados em números binários. O número de cortes e a posição dos mesmos é gerada de forma aleatória para cada par. Os indivı́duos provenientes da etapa de seleção irão realizar o cruzamento, dois a dois, também de forma aleatória, mas sem que dois indivı́duos se cruzem repetidamente. Há ainda a etapa de mutação, que visa espalhar os indivı́duos no domı́nio de busca, diminuindo as chances de convergência em mı́nimos locais. A escolha dos indivı́duos a serem mutados é feita apenas dentro do grupo de indivı́duos gerados pela etapa de cruzamento, e é realizada de forma aleatória. O método de mutação utilizado consiste apenas na permutação de dois bits aleatórios do próprio indivı́duo e comutação de um outro bit aleatório do mesmo indivı́duo selecionado. Passados os processos de seleção, cruzamento e mutação, tem-se por fim a nova população que passará por uma nova avaliação através da função fitness, a fim de quantificar se algum individuo na nova população atende aos requisitos exigidos para tal função. Sendo os requisitos atendidos por algum dos indivı́duos, este será o selecionado. Não sendo atendidos os requisitos, retorna-se novamente aos passos de seleção, cruzamento e mutação. 3.2 mes na busca por comida. Durante o processo de busca haverá uma partı́cula que terá o menor erro em relação à resposta desejada. Além disso cada partı́cula tem armazenado a posição do menor erro que encontrou durante todo o processo de busca. Assim, o movimento de cada partı́cula é ponderado por três componentes, sendo a primeira componente em direção à melhor partı́cula, uma segunda componente em direção a melhor posição que a mesma já encontrou, e por fim, uma última componente na direção do movimento do ciclo anterior, relacionada a inércia da partı́cula. E ainda, a velocidade inicial de cada partı́cula é aleatória. Existe uma condição especial quando a velocidade da partı́cula leva-a fora do campo de busca. Esta condição é corrigida com a simulação de uma colisão elástica no limite do campo de busca. Existem alguns parâmetros de ajuste para a busca por PSO, como o número de partı́culas, a ponderação das parcelas da velocidade das partı́culas e o campo de busca. O parâmetro mais crı́tico na busca por PSO é o campo de busca, pois a escolha equivocada dos limites do campo de busca irá influenciar na convergência ou não do processo de busca, pois o algoritmo pode convergir em uma solução que não condiz com a realidade do problema. Além disso, a utilização de um campo de busca muito extenso tornará o processo de busca mais lento. 3.3 Construção da função fitness Para que os algoritmos de otimização possam encontrar os valores das matrizes de peso do LQR, devem ser definidos alguns requisitos de projeto, através dos quais será montada a função fitness. Para tanto, a função fitness mostrada na Equação 6 é a soma do erro quadrático do tempo de assentamento e do máximo sobressinal, sendo que os requisitos de projeto são os valores alvo de tempo de assentamento e máximo sobressinal. É válido observar que os requisitos de projeto do controlador devem ser realizáveis para que os algoritmos de otimização possam atingir a convergência. O objetivo dos algoritmos bio-inspirados é encontrar os valores das matrizes Q e R, de forma que estas sejam semi-definidas positivas e que façam com a função fitness tenha valor zero. PSO O particle swarm optimization (PSO) é um método de otimização de funções contı́nuas e não lineares (Kennedy and Eberhart, 1995). É baseado no comportamento social de um bando de pássaros ou então de um cardume de peixes. O algoritmo PSO também possui diversas variações, como por exemplo o CPSO (Chaotic PSO), proposto por Gao et al. (2008), onde é utilizado um fator caótico no cálculo das velocidades das partı́culas, e o PSO-QI, mostrado por Luite e Venayagamoorthy (2008), onde as partı́culas do algoritmo são manipuladas como se fossem partı́culas quânticas, tendo estas associadas uma densidade de probabilidade de estar em um determinado ponto. Basicamente o algoritmo cria partı́culas dentro de um campo de busca de dimensão N em posições aleatórias, sendo que cada partı́cula é uma candidata a minimizar a função de custo em questão (de Oliveira and Lopes, 2012). Cada partı́cula tem associada a si uma velocidade e uma inércia, que se modificam a cada iteração do algoritmo, fazendo assim com que as mesmas se movimentem neste espaço N-dimensional, se assemelhando com o comportamento de bandos de pássaros e cardu- F (Mp , ts ) = Mp − Mp alvo Mp alvo 2 + 2 ts − ts alvo ts alvo (6) Nota-se ainda que caso o projetista deseje é possı́vel definir outras funções fitness que contemple outros requisitos comuns na área de controle dinâmico de sistemas tais como tempo de pico, tempo de subida, margem de fase ou mesmo margem de ganho. 2912 Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 Para cada iteração do GA e PSO, estes fornecem os valores das matrizes Q e R, a partir das quais uma resposta ao degrau é simulada, e os valores de máximo sobressinal e tempo de assentamento são calculados. Com estes valores calculados, a função fitness é testada. O processo todo se repete até que a função fitness atinja um valor tolerável próximo de zero. 4 Tabela 1: Dados experimentais encontrados com matrizes Q e R obtidas de forma empı́rica. Rodada 1 2 3 4 5 6 7 8 Resultados O controlador LQR foi implementado utilizando-se um estado estendido integrador, de forma que o sistema pudesse seguir uma dada referência. Isto resulta num sistema de ordem aumentada (neste caso, a ordem do sistema estendido é 3) (Cavalca et al., 2010). A Figura 3 ilustra a malha de controle completa em diagrama de blocos. Mp (%) 2,42 4,05 1,96 1,55 0,77 4.32 0.77 1.61 ts (s) 9,9 10,6 7,8 8,2 10,5 10,7 10,6 9,3 R e sp ost a ao d e gr au 0.09 P r e ssão ( b ar ) 0.085 0.08 0.075 Rodada 4 Rodada 5 Rodada 7 0.07 r(k) + - e(k) Integrador Filtro Realimentação -Kw + + u(k) Saturador -Kx Bancada FESTO® dx/dt=Ax+Bu y(k) y = Cx 0.065 0 x(k) H(z) Q/R 5 10 15 Te m p o ( s) 20 25 30 Figura 4: Três melhores resultados encontrados utilizando as matrizes Q e R obtidas empiricamente. GA PSO 4.2 Figura 3: Diagrama de blocos completo da malha de controle. Projeto do Controlador LQR utilizando GA e PSO Para encontrar os melhores indivı́duos ou partı́culas, foi utilizada a função de custo descrita na Equação 6, com os mesmos valores alvo definidos anteriormente. A cada iteração de ambos os algoritmos bio-inspirados, eram obtidos os valores das matrizes Q e R, que então eram aplicados em uma simulação da planta. Através desta simulação, eram obtidos os valores de tempo de assentamento e máximo sobressinal da planta, que eram aplicados novamente à função fitness F (Mp , ts ) para avaliação, conforme scripts disponı́veis em (Remes et al., 2014). A Tabela 2 mostra os parâmetros utilizados para o GA, e a Tabela 3 para o algoritmo PSO. Os limites inferior e superior da Tabela 3 são referentes ao campo de busca em q11 , q22 , q33 e R, repectivamente. A seguir, serão comentados os resultados experimentais da planta com o controlador LQR, tendo suas matrizes de peso ajustadas tanto pelo método empı́rico quanto através dos algoritmos bio-inspirados. Para comparação dos resultados, a função de fitness descrita na Equação 6 possui os seguintes valores alvo: ts = 4, 8 s e Mp = 0, 7%, obtidos através de algumas simulações da planta com os algoritmos bio-inspirados. Tanto para os resultados obtidos empiricamente quanto para os resultados extraı́dos através dos algoritmos bio-inspirados, foi utilizada uma configuração onde a matriz Q é diagonal de dimensão 3 × 3 e a matriz R é um valor escalar. 4.1 F 7,17 24,36 3,63 1,98 1,42 28,25 1,47 2,57 Tabela 2: Parâmetros utilizados no GA Projeto Empı́rico do Controlador LQR Parâmetro população variáveis bits (parcela inteira) bits (parcela fracinária) Através dos ajustes empı́ricos das matrizes de peso Q e R, foram obtidos os seguintes resultados, descritos na Tabela 1. Nota-se que os 3 melhores resultados foram obtidos das rodadas 4, 5 e 7. Na Figura 4, tem-se um gráfico da resposta ao degrau destas rodadas, para exemplificar a atuação do controlador. Valor 40 4 16 8 Na Figura 5, é descrito o gráfico com os resul- 2913 Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 bons. A Figura 7 mostra a resposta ao degrau utilizando a técnica empı́rica (rodada 5), PSO e GA. Tabela 3: Parâmetros iniciais utilizados no PSO. Valor 100 4 [0, 0, 0, 0] [100, 100, 100, 100] [0.007 48] 5.5 % 0.4 0.55 0.05 R e sp ost a ao d e gr au 0.09 0.085 P r e são ( b ar ) Parâmetro no de partı́culas no de parâmetros limite inferior limite superior alvo tolerância inércia auto confiança toward best 0.08 0.075 0.07 tados da resposta ao degrau do controlador LQR que teve suas matrizes de peso ajustadas pelo GA. Empirico 5 GA PSO 0.065 0 5 10 15 Te m p o ( s) 20 25 30 Figura 7: Comparação entre os resultados das três técnicas utilizadas. R e sp ost a ao d e gr au 0.09 P r e ssão ( b ar ) 0.085 0.08 5 Conclusão 0.075 Os algoritmos de otimização mostraram-se eficientes na busca das matrizes Q e R. Os resultados encontrados com GA ou PSO possuem valores melhores que os encontrados empiricamente, mesmo quando aplicados experimentalmente. A partir das matrizes encontradas pelos algoritmos, foram obtidos resultados experimentais de sobressinal e tempo de assentamento. Os resultados obtidos experimentalmente foram condizentes com os resultados obtidos nas simulações. Alguns parâmetros, como o número de partı́culas ou indivı́duos dos algoritmos de otimização foram variados, e obtiveram pouca influência nos valores encontrados de Q e R, com maior influência no tempo de convergência da busca. A busca de maneira empı́rica das matrizes Q e R é exaustiva se comparada com a realizada pelos algoritmos bio-inspirados. Mesmo após diversas tentativas não se encontrou valores tão bons quanto os encontrados através dos algoritmos. É importante destacar que as especificações de sobressinal e tempo de assentamento são estudos de caso, os algoritmos propostos neste trabalho podem otimizar outras especificações, como consumo de energia, tempo de subida e erro em regime permanente. Além dos algoritmos GA e PSO utilizados neste trabalho pode-se utilizar um algoritmo hı́brido entre GA e PSO, que já foi utilizado no trabalho de (Shi et al., 2005). 0.07 0.065 0 5 10 15 Te m p o ( s) 20 25 30 Figura 5: Resultados encontrados utilizando as matrizes Q e R obtidas através do GA. Os valores de máximo sobressinal e tempo de assentamento obtidos foram 0,66% e 5,1s, respectivamente, que aplicados na função de custo resultam em um valor de F = 0, 007172 experimental. Já na Figura 6, é descrito o gráfico com os resultados da resposta ao degrau do controlador LQR que teve suas matrizes de peso ajustadas pelo PSO. R e sp ost a ao d e gr au 0.09 P r e ssão ( b ar ) 0.085 0.08 0.075 0.07 0.065 0 5 10 15 Te m p o ( s) 20 25 30 Figura 6: Resultados encontrados utilizando as matrizes Q e R obtidas através do algoritmo PSO. Os valores de máximo sobressinal e tempo de assentamento obtidos foram 1,36% e 6,4s, respectivamente, que aplicados na função de custo resultam em um valor de F = 1, 000091 experimental. Ambos os resultados encontrados através dos algoritmos GA e PSO são considerados muito Agradecimentos Os autores agradecem o apoio fornecido pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientı́fico e Tecnológico (CNPq), pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nı́vel Superior (CA- 2914 Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014 PES) e também ao Programa de Bolsas de Monitoria de Pós-Graduação (PROMOP) da UDESC. Remes, C. L., Sebem, R. and Cavalca, M. S. M. (2014). ABILQR, http: //www.mathworks.com/matlabcentral/ fileexchange/47058-renansebem-abilqr. [Online; acessado em 26/Junho/2014]. Referências Angélico, B. A., Mendonça, M., de Arruda, L. V. R. and Abrão, T. (2012). Fuzzy cognitive map learning using ga and pso in a chemical process control problem, Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012, pp. 730–736. Selamat, H. and Bilong, S. D. A. (2013). Optimal controller design for a railway vehicle suspension system using particle swarm optimization, Proceedings of IEEE. Serapião, A. B. S. and Azzolini, R. P. (2012). Algoritmos genéticos para navegação autônoma com múltiplos objetivos em robótica coletiva, Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012, pp. 221–227. Arruda, E. M. (2012). Estudo e Aplicação de Técnicas de Controle Preditivo Baseado em Modelo, Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado em Engenharia Elétrica), Universidade do Estado de Santa Catarina. Joinville, SC. Shi, X., Liang, Y., Lee, H., Lu, C. and Wang, L. M. (2005). An improved ga and a novel pso-ga-based hybrid algorithm, Information Processing Letters 93. Arruda, E. M., Cavalca, E. B. and Cavalca, M. S. M. (2013). Evaluation of the characteristics of a robust model- based predictive control approach: A case study of a flow process control with dead zone, noise and power loss, 22nd International Congress of Mechanical Engineering (COBEM 2013). Wongsathan, C. and Sirima, C. (2009). Application of ga to design lqr controller for an inverted pendulum system, Proceedings of the 2008 IEEE, pp. 951 – 954. Zanghi, R., Souza, J., do Coutto Filho, M. and Augusto, A. (2012). ProgramaÇÃo de desligamentos em redes de transmissÃo via algoritmos genÉticos, Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012, pp. 1514–1520. Cavalca, M. S. M., Galvão, R. K. H. and Yoneyama, T. (2010). Integrator resetting with guaranteed feasibility for an lmi-based robust model predictive control approach, 18th Mediterranean Conference on Control & Automation Congress Palace Hotel, Marrakech, Morocco. de Oliveira, D. R. and Lopes, H. S. (2012). Codificação por pólos e zeros para o projeto de filtros digitais de resposta infinita ao impulso utilizando otimização por enxame de partı́culas, Anais do XIX Congresso Brasileiro de Automática, CBA 2012, pp. 3352–3359. Festo (2006). MPS PA data sheets, http://www.festo-didactic.com. Acessado em 11/2013. Gao, Y., Li, Y. and Qian, H. (2008). The design of IIR digital filter based on chaos particle swarm optimization algorithm, Second International Conference on Genetic and Evolutionary Computing. Kennedy, J. and Eberhart, R. (1995). Particle swarm optimization, Proceedings of IEEE International Conference on Neural Networks IV, pp. 1942–1948. Luite, B. and Venayagamoorthy, G. K. (2008). Particle swarm optimization with quantum infusion for the design, IEEE Swarm Intelligence Symposium 1. Ogata, K. (2002). Modern Control Engineering, 4 edn, Pearson Education International. 2915