An"alisis y Dise^no de Algoritmos de Control Discreto de Sistemas MIMO Lineales y No Lineales

334 Pages·2016·2.33 MB·Spanish

(cid:19)
UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID
Escuela Te(cid:19)cnica Superior de Ingenieros
Industriales
An(cid:19)alisis y Disen~o de Algoritmos de Control
Discreto de Sistemas MIMO Lineales y No
Lineales Aplicando T(cid:19)ecnicas de Control de
Estructura Variable
Tesis Doctoral
Autor:
Jos(cid:19)e Dar(cid:19)(cid:16)o Luis Delgado
M.Sc. en Ingenier(cid:19)(cid:16)a Electr(cid:19)onica
2015

Departamento de Automa(cid:19)tica, Ingenier(cid:19)(cid:16)a
Electro(cid:19)nica e Informa(cid:19)tica Industrial
Escuela Te(cid:19)cnica Superior de Ingenieros
Industriales
An(cid:19)alisis y Disen~o de Algoritmos de Control
Discreto de Sistemas MIMO Lineales y No
Lineales Aplicando T(cid:19)ecnicas de Control de
Estructura Variable
Autor:
Jos(cid:19)e Dar(cid:19)(cid:16)o Luis Delgado
M.Sc. en Ingenier(cid:19)(cid:16)a Electr(cid:19)onica
Directores de Tesis:
Basil Mohammed Al-Hadithi
Dr. Ingeniero Industrial
Agust(cid:19)(cid:16)n Jime(cid:19)nez
Dr. Ingeniero Industrial
2015

TRIBUNAL
Tribunal nombrado por el Excmo. y Magfco. Sr. Rector de la Universidad
Polit(cid:19)ecnica de Madrid, el d(cid:19)(cid:16)a de de .
Presidente: D. Fernando Mat(cid:19)(cid:16)a Espada
Secretario: D. Ernesto Gambao Gal(cid:19)an
Vocal: D. Juan Mar(cid:19)(cid:16)a P(cid:19)erez Oria
Vocal: D. Jesu(cid:19)s Manuel de la Cruz Garc(cid:19)(cid:16)a
Vocal: D. Ram(cid:19)on Barber Castan~o
Suplente: D. Arturo de la Escalera Hueso
Suplente: D. Oscar Reinoso Garc(cid:19)(cid:16)a
RealizadoelactodedefensaylecturadelaTesiseld(cid:19)(cid:16)a de
de .
Vocal Vocal Vocal
Presidente Secretario

RESUMEN
Dentro de las t(cid:19)ecnicas de control de procesos no lineales, los controladores
de estructura variable con modos deslizantes (VSC-SM en sus siglas en ingl(cid:19)es)
han demostrado ser una soluci(cid:19)on robusta, por lo cual han sido ampliamente estu-
diados en las cuatro u(cid:19)ltimas d(cid:19)ecadas. Desde los an~os ochenta se han presentado
variostrabajosenfocadosaespeci(cid:12)carcontroladoresVSC aplicadosasistemasde
tiempo discreto (DVSC), siendo uno de los mayores intereses de an(cid:19)alisis obtener
las mismas prestaciones de robustez e invarianza de los controladores VSC-SM.
El objetivo principal del trabajo de Tesis Doctoral consiste en estudiar, analizar
y proponer unos esquemas de disen~o de controladores DVSC en procesos multi-
variable tanto lineales como no lineales. De dicho estudio se propone una nueva
(cid:12)losof(cid:19)(cid:16)a de disen~o de super(cid:12)cies deslizantes estables donde se han considerado
aspectos hasta ahora no estudiados en el uso de DVSC-SM como son las limita-
cionesf(cid:19)(cid:16)sicasdelosactuadoresyladin(cid:19)amicadeslizantenoideal.Lom(cid:19)asnovedoso
es 1) la propuesta de una nueva metodolog(cid:19)(cid:16)a de disen~o de super(cid:12)cies deslizantes
aplicadas a sistemas MIMO lineales y la extensi(cid:19)on del mismo al caso de sistemas
multivariables no lineales y 2) la de(cid:12)nici(cid:19)on de una nueva ley de alcance y de una
ley de control robusta aplicada a sistemas MIMO, tanto lineales como no linea-
les, incluyendo un esquema de reducci(cid:19)on de chattering. Finalmente, con el (cid:12)n de
ilustrar la e(cid:12)ciencia de los esquemas presentados, se incluyen ejemplos num(cid:19)ericos
relacionados con el tema tratado en cada uno de los cap(cid:19)(cid:16)tulos de la memoria.

ABSTRACT
Over the last four decades, variable structure controllers with sliding mode
(VSC-SM) have been extensively studied, demonstrating to be a robust solution
among robust nonlinear processes control techniques. Since the late 80s, several
research works have been focused on the application of VSC controllers applied
to discrete time or sampled data systems, which are known as DVSC-SM, where
the most extensive source of analysis has been devoted to the robustness and
invariance properties of VSC-SM controllers when applied to discrete systems.
The main aim of this doctoral thesis work is to study, analyze and propose a
design scheme of DVSC-SM controllers for lineal and nonlinear multivariable
discrete time processes. For this purpose, a new design philosophy is proposed,
where various design features have been considered that have not been analyzed
in DVSC design approaches. Among them, the physical limitations and the non-
idealdynamicslidingmodedynamics.Themostinnovativeaspectistheinclusion
of a new design methodology applied to lineal sliding surfaces MIMO systems
and the extension to nonlinear multivariable systems, in addition to a new robust
controllawappliedtolinealandnonlinearMIMO systems,includingachattering
reduction scheme. Finally, to illustrate the e(cid:14)ciency of the proposed schemes,
several numerical examples applied to lineal and nonlinear systems are included.