Contributions to networked and event-triggered control of linear systems

Resumen

El desarrollo de nuevas tecnologías de comunicaciones en las últimas decadas ha hecho posbile su aplicación a un gran número de problemas de control, dando lugar a una nueva familia de arquitecturas de control que se conocen como Sistemas de Control en RED (SCR). En SCR, sensores, actuadores y controladores están conectados a través de una red de comunicaciones de ancho de banda limitado. En este sentido, se han explorado técnicas de control basado en eventos para reducir la comunicación entre los componentes de un lazo de control en red. Además, los SCR se caracterizan también por imperfecciones en la comunicación como retardos o péridadas de datos. El objetivo de la tesis en el diseño y la implementación de nuevas estrategias que ayuden a solventar algunos de los problemas que presentan los SCR. Primeramente, se investigan arquitecturas con un único lazo de control. La solución propuesta consiste en el diseño de nuevos elementos en elazo de control que actúan de interfaces entre los elementos de un lazo de control convencional (sensores, controladores y actuadores) y la red. El uso de control disparado por eventos ayuda a disminuir la frecuencia de comunicación, y un control anticipativo basado en el modelo calcula predicciones de señales de longitud finita para hacer frente a los retardos de la red y las pérdidas de paquetes. El método propuesto se ha implementado y dos aplicaciones han sido desarrolladas para facilitar la inclusión de controles convencionales en SCR. En segundo lugar, se proponen varias estrategias de control distribuido basado en eventos para reducir la comunicación y la actuación en sistemas interconectados a través de redes. El objetivo del diseño propuesto es garantizar la estabilidad del sistema, cierto nivel de rendimiento y la existencia de una cota mínima para el tiempo entre eventos. Se analizan también las posibles incertidumbres en el modelo de las interconexiones y el efecto de las imperfecciones de la red. Finalmente, se ha desarrollado un simulador interactivo que ofrece flexibilidad a la hora de definir las condiciones del experimento. Los algoritmos de control distribuido basado en eventos se aplican también a un conjunto de robots móviles. problemas que presentan los SCR. Primeramente Primeramente, se investigan arquitecturas con un único lazo de control. La solución propuesta consiste en el diseño de nuevos elementos en el lazo de control que antúan de interfaces entre los elementos deun lazo de control convencional (sensores, controladores y actuadores) y la red. El uso de control disparado por eventos ayuda a disminur la frecuencia de comunicación y un contro acticipativo basado en modelo calcula predicciones de señales de longitud finita para hacer frente a los retardos de la red y las pérdidas de paquetes. El métodos propuesto se ha implementado y dos aplicaciones han sido desarrolladas para facilitar la inclusión de controles convencionales en SCR.