Tesis doctoral de German Andres Ramos Fuentes
El seguimiento y rechazo de señales periódicas constituye un amplio campo de investigación en el área de teoría y aplicaciones de control y el control repetitivo ha demostrado ser una herramienta eficiente en este campo; sin embargo, en algunas aplicaciones el periodo de la señal a seguir/rechazar cambia en el tiempo o es incierto, lo cual causa una importante degradación en el desempeño del controlador repetitivo. Esta tesis presenta algunas contribuciones en el tema de control repetitivo bajo condiciones de frecuencia variable. Estas contribuciones se pueden organizar de la siguiente manera: una forma de resolver el problema de trabajar en condiciones de frecuencia variable es adaptar el periodo de muestreo del controlador, sin embargo, el marco teórico de análisis del sistema pasa de los sistemas invariantes en el tiempo al de los sistemas variantes en el tiempo y adicionalmente, la estabilidad del sistema en lazo cerrado puede verse comprometida. En este trabajo se presentan dos metodologías para el análisis de estabilidad del sistema trabajando bajo estas condiciones. La primera está basada en un mallado lmi (desigualdades matriciales lineales) el cual proporciona condiciones necesarias para el establecimiento de una condición suficiente de estabilidad del sistema. La segunda aplica técnicas de control robusto y lleva a condiciones suficientes de estabilidad. Mediante ambas metodologías se obtiene un intervalo de variación de frecuencia en el cual la estabilidad se puede asegurar. Aunque existen varias propuestas que ofrecen un análisis de estabilidad para sistemas que trabajan con periodo de muestreo variable en el tiempo, solo unas pocas permiten integrar una estrategia de diseño del controlador bajo estas condiciones. Esta tesis desarrolla dos técnicas de diseño de controladores que permiten asegurar la estabilidad en un intervalo de variación de frecuencia definido para el sistema de control repetitivo funcionando con periodo de muestro variable: una técnica basada en síntesis mu de controladores y una estrategia de pre-compensación. Una segunda forma de resolver el problema es usar control repetitivo de alto orden (horc) el cual proporciona robustez ante los cambios o incertidumbre en frecuencia de la señal. A diferencia del control repetitivo tradicional, el horc usa una suma ponderada de varios periodos de la señal. Con una apropiada selección de los pesos de esta suma se pueden lograr las características de robustez en las cuales los picos de alta ganancia son extendidos para un intervalo mayor alrededor de las frecuencias armónicas de la señal. Adicionalmente, se pueden usar modelos internos impares en aplicaciones en donde la señal de perturbación se compone únicamente de armónicos impares, tales como aplicaciones de dispositivos electrónicos de potencia. Se analiza la estabilidad de lazo abierto de los modelos internos usados en horc y como consecuencia de este análisis se propone un esquema anti-windup (aw) para controladores repetitivos con el fin de considerar la saturación en la señal de control. La validación experimental de estas propuestas se realiza en dos aplicaciones: el roto-magnet y un filtro activo de potencia. El roto-magnet es una planta didáctica usada como herramienta en el análisis de sistemas de control expuestos a señales de perturbación periódicas. Esta planta se usa como validación en aplicaciones de máquinas rotativas. Por otro lado, el filtro activo de potencia es un dispositivo ampliamente usado en problemas de calidad de energía causados por cargas reactivas y no lineales. Estos dispositivos tienen el objetivo de lograr un factor de potencia cercano a uno y compensación de armónicos y potencia reactiva. La validación experiemental del control repetitivo en esta aplicación representa un alto interés debido a las crecientes necesidades de las redes de distribución actuales.
Datos académicos de la tesis doctoral «Digital repetitive control under varying frequency conditions«
- Título de la tesis: Digital repetitive control under varying frequency conditions
- Autor: German Andres Ramos Fuentes
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 12/09/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Ramón Costa Castelló
- Tribunal
- Presidente del tribunal: enric Fossas i colet
- ramon Vilanova arbós (vocal)
- sjirk Koekebakker (vocal)
- enric Vidal idiarte (vocal)