Diseño de sistemas de control multivariable por desacoplo con controladores PID

Garrido Jurado, Juan. Diseño de sistemas de control multivariable por desacoplo con controladores PID . 2012. Universidad Nacional de Educación a Distancia (España). Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática. Departamento de Informática y Automática

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Título Diseño de sistemas de control multivariable por desacoplo con controladores PID
Autor(es) Garrido Jurado, Juan
Resumen Esta tesis persigue aportar soluciones de control para los sistemas multivariables mediante realimentación unitaria de sus salidas buscando principalmente una respuesta desacoplada. Para enmarcar mejor la problemática a resolver se asumen las siguientes hipótesis: - Los procesos a controlar serán sistemas cuadrados, esto es, el número de entradas y salidas es el mismo. Este hecho puede deberse a que su naturaleza ya les haga ser cuadrados, o a que previamente se ha realizado un proceso de selección y emparejamiento. - Los procesos podrán tener retardos de tiempo diferentes asociados a cada pareja entrada-salida. - Debido a lo anterior, el proceso se representa mediante una matriz de funciones de transferencia. Por tanto, el punto de partida de la solución será una planta lineal invariante en el tiempo y causal. Si se desea controlar una planta no lineal se deberá obtener un modelo lineal en torno a un punto de operación. - En el proceso lineal anterior no hay polos en el semiplano derecho ni cancelaciones entre polos y ceros en el semiplano derecho. - La matriz de funciones de transferencia no es singular, es decir, su determinante no es cero. Dadas las anteriores suposiciones, el principal objetivo de esta tesis es el desarrollo de diferentes metodologías de diseño multivariable basadas en el control por desacoplo. Las metodologías deberían ser lo más generales posibles, y en la medida de lo factible, deberían utilizar controladores PID, por ser éstos los más extendidos en la industria. Como subobjetivos del anterior están: - Explorar las mejoras que se puedan incorporar en la metodología multivariable procedentes de las técnicas de ajuste monovariables, de las técnicas de desacoplamiento y de las técnicas de reducción y aproximación de modelos. - Probar y validar las metodologías propuestas en procesos de simulación y plantas experimentales. - Realizar un análisis comparativo sobre sus ventajas y limitaciones respecto a las estrategias de control descentralizado y a otras estrategias de control centralizado. - Proponer esquemas de implementación para las metodologías desarrolladas, que tengan en cuenta problemas prácticos como el windup del integrador. Teniendo en cuenta los objetivos previos, las principales aportaciones de la presente tesis se pueden resumir en los siguientes puntos: - Contribuciones en el desacoplo inverso: se ha generalizado esta técnica de desacoplamiento a procesos n×n, determinando las condiciones de realizabilidad y demostrando su simplicidad en comparación con otras metodologías. Además, se ha llevado a cabo un estudio detallado de sus ventajas desde el punto de vista de implementación. - Contribuciones en el desacoplo simplificado: se ha presentado una generalización formal al caso n×n de dicho método de desacoplamiento. Se presentan nuevas configuraciones que permiten mayor flexibilidad a la hora de determinar los procesos aparentes desacoplados o los elementos de la red de compensación. - Desarrollo de metodologías de control PID por desacoplo desde un enfoque puramente centralizado. Se presenta su formulación general para cualquier número de entradas y salidas. Durante el procedimiento de diseño, normalmente es necesario hacer uso de técnicas de aproximación de modelos en dos ocasiones: en una etapa intermedia y una reducción final a controladores PID. Se propone un método de aproximación basado en la respuesta en frecuencia y que se lleva a cabo mediante una optimización de mínimos cuadrados. También se propone un esquema anti-windup para controladores PID multivariables. Los diseños propuestos son verificados en procesos de simulación y en una planta experimental de laboratorio de cuatro tanques acoplados. Además, son comparados con otras metodologías multivariables.
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 Vázquez Serrano, Francisco Javier (Director de Tesis)
Martín Martín, Antonio (Codirector de Tesis)
Morilla García, Fernando (Tutor de Tesis)
Fecha 2012-09-18
Formato application/pdf
Identificador tesisuned:IngInf-Jgarrido
http://e-spacio.uned.es/fez/view/tesisuned:IngInf-Jgarrido
Idioma spa
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

 
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Creado: Thu, 25 Oct 2012, 11:46:35 CET