Design of H-Infinity controllers for ill-conditioned plants in presence of disturbances

Sánchez de la Llana, David. Design of H-Infinity controllers for ill-conditioned plants in presence of disturbances . 2015. Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Informática y Automática

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Nombre Descripción Tipo MIME Size
SANCHEZ_LLANA_David_Tesis.pdf Full text (open access) application/pdf 4.94MB

Título Design of H-Infinity controllers for ill-conditioned plants in presence of disturbances
Autor(es) Sánchez de la Llana, David
Resumen Capitulo I: Introducción y Objetivos: La Teoria H se ha usado en los últimos 25 años. Trata el problema de la incertidumbre en los modelos de una forma general y elegante y proporciona un método de síntesis automático. Como desventajas del método H se pueden mencionar 3. Primera, algunos requisitos del control a menudo se expresan en el dominio del tiempo y no en el dominio de la frecuencia. Segundo, el controlador sintetizado usualmente es de un orden mayor que con los métodos clásicos. Tercera, la variante usada más comúnmente (llamada Sensitividad Mixta) tiene problemas con plantas mal condicionadas. Los objetivos de esta tesis son: - Identificar ejemplos intersantes de plantas mal condicionadas. Se proponen 2 ejemplos: un problema académico (la planta de destilación CDC) y un ejemplo del mundo real (control de la primera etapa del cohete VEGA). - Confirmar los problemas de la variante H Sensitividad Mixta para controlar dichas plantas. - Estudiar mejoras a la teoría H para manejar dicho problema y aplicar esas variantes mejoradas a las plantas ejemplo. Capitulo 2: Revisión breve del Control Robusto Clásico Se revisan las nociones de control robusto clásico desde un punto de vista moderno. SE explican las cuatros principales funciones de transferencia: T, S, KS, SP. Se discuten los compromisos fundamentales de un sistema realimentado. Se introducen y discuten los conceptos de valores singulares, normas, pesos y escalado. Capitulo 3: La Teoría H El capítulo indtroduce la formulación general del problema H. Se describe la solución clásica DGKF pero preferimos describir en detalle la solución LMI que es más interesante y tiene mayor valor tutorial. Se introducen para ello los conceptos de Hamiltoniano y "Bounded Real Lemma". Se describen las propiedades de los controladores H, incluyendo el efecto de cancelación de polos y ceros que puede crear problemas con plantas mal condicionadas. Capitulo 4: Los problemas del método H con plantas mal condicionadas Se demuestran los problemas del método H con plantas mal condicionadas tomando como ejemplo la columna de destilación CDC. Se estudian 3 variantes del método H: Kwakernaak, Christeen-Geering and H Estructurado. Se ejecuta un banco de pruebas con esos controladores y además se toman como referencia 3 controladores (Skogestad, Lundstrom y uno diseñado por nosotros). Los resultados muestran que los controladores H controlan bien la planta CDC con beneficios como menor número de estados y reducción del esfuerzo de sintonización. Capítulo 5: Aplicación a una planta real: el lanzador VEGA Los nuevos métodos se aplican a un ejemplo real: el control del lanzador VEGA durante la primera etapa en presencia de "roll rate". Se introducen la aviónica y los algoritmos GNC del lanzador VEGA. El análisis de la planta demuestra que en presencia de "roll rate" la planta prensencia acoplamiento entre canales y se convierte en mal condicionada. Se derivan y explican las ecuaciones del lanzador (modelo rígido). Se deriva un modelo lineal. Se desarrolla un simulador "6 grados de libertad" llamado "miniVEGA". Se diseñan 2 controladores H: un controlador Christeen-Geeriing y un controlador H Estructurado. Se diseña un banco de pruebas con 3 escenarios de simulación: sin viento, viento ligero y viento fuerte con ráfagas. Cada escenario se ejecuta a diversos "roll rates" (de -45 grados a 45 grados). Los resultados se comparan contra los algoritmos PID reales del lanador. Se demuestra que los 2 controladores H tienen un buen comportamiento y son más robustos en presencia de viento (menos desviación de la trayectoria sin penalizar el ángulo de ataque). Capítulo 6: Contribuciones, Conclusiones Generales y Trabajo Futuro Se explican las conclusiones generales. Las variantes modernas de H pueden manejar plantas mal condicionadas con un comportamiento muy aceptable. Como linea de investigación abierta se propone extender el simulador "miniVEGA" para modelar la dinámica flexible del lanzador.
Materia(s) Ingeniería Informática
Editor(es) Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Informática y Automática
Director de tesis Aranda Almansa, Joaquín
Fecha 2015-07-07
Formato application/pdf
Identificador tesisuned:IngInf-Dsanchez
http://e-spacio.uned.es/fez/view/tesisuned:IngInf-Dsanchez
Idioma eng
Versión de la publicación acceptedVersion
Nivel de acceso y licencia http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
info:eu-repo/semantics/openAccess
Tipo de recurso Thesis
Tipo de acceso Acceso abierto
Notas adicionales Tít. en español: Diseño de controladores H-infinito para el control de plantas mal condicionadas en presencia de perturbaciones

 
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Creado: Wed, 04 Nov 2015, 09:27:01 CET