Evolvable hardware applied to automatic design of servomecanisms

Orientador: Jose Raimundo de OliveiraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de ComputaçãoResumo: Na última década os algoritmos evolutivos vem sendo aplicados na síntese e projeto de circuitos eletrônicos criando uma nova área de pesquisa denominada Hardware Evolutivo. Esta tese propõe o uso de Hardware Evolutivo como uma ferramenta para geração automática de circuitos aplicados ao controle de um pêndulo amortecido não linear. Inicialmente um amplo estudo sobre a utilização de computação evolutiva aplicada à síntese de circuitos eletrônicos foi realizado, de modo a identificar os principais benefícios, motivações, aplicações e desafios da área de Hardware Evolutivo. A seguir foi realizado um estudo de caso com o objetivo de realizar uma comparação experimental dos principais pontos que afetam o desempenho de um sistema de Hardware Evolutivo na evolução de circuitos digitais básicos. Após a realização destas etapas foi desenvolvido um Hardware Evolutivo para controle de um pêndulo não linear. O objetivo desta implementação foi apresentar comparações de desempenho entre diferentes abordagens para projetos de controladores. O uso do Hardware Evolutivo para obtenção do controlador tem como objetivo modelar o comportamento não linear do sistema e sintetizá-lo em um circuito digital combinacional criando assim uma alternativa de projeto automático para sistemas de controle. A análise e simulação do pêndulo não linear demonstra que a aplicação desta nova técnica de projeto de hardware apresenta resultados promissoresAbstract: In the last decade evolutionary algorithms application in electronic circuits synthesis have been intensively investigated, starting a new research area called Evolvable Hardware. This thesis considers the use of Evolvable Hardware as a tool for automatic design of circuits applied to the control of a nonlinear damped pendulum. Initially a study on the use of applied evolutionary algorithms to the synthesis of electronic circuits was carried out, in order to identify the main benefits, motivations, applications and challenges of the field of Evolvable Hardware. A case study was carried out with the objective to provide an experimental comparison of the main points that affect the performance of a system in the evolution of basic digital circuits. Finally a Evolvable Hardware controller unit for control a nonlinear damped pendulum was evolved. The objective of this implementation was to present performance comparisons between two different controllers designs. The analysis and simulation of nonlinear pendulum demonstrate that the application of this new technique of design provides excellent resultsDoutoradoEngenharia de ComputaçãoDoutor em Engenharia Elétric