Contribuciones a la sintonía de controladores basados en eventos

Resumen

1. introducción o motivación de la tesis El mayor desafío actual de los enfoques de muestreo y control basados en eventos es la falta de una teoría comprensible. Tal carencia se hace patente en la falta de consenso para los diseños de las topologías. En cierta medida, esta situación resulta lógica, puesto que el diseño de un esquema eficiente no es un problema trivial. La condición de evento podría ser cualquier función matemática dependiente de cualquiera de los estados del sistema y podría estar incluida en cualquiera de los agentes que compone el lazo de control abarcando una enorme casuística. Tales condicionantes convierten a los sistemas de muestreo y control basados en eventos en sistemas asíncronos y no lineales, difíciles de analizar en comparación a los enfoques de muestreo y control planificados en tiempo. Ante este escenario, y dadas las ventajas potenciales que podría aportar el cambio del modelo de muestreo, surgen una gran cantidad de oportunidades de investigación, algunas de las cuales motivan la presente Tesis. La carencia de análisis teóricos es manifiesta y por extensión, las herramientas de análisis también lo son. A pesar de los esfuerzos dedicados, aspectos como la sintonía de los controladores y las condiciones para la estabilidad global o la ausencia de ciclos límite son temas que aún están lejos de ser resueltos. Particularmente, la cuestión de la sintonía ha sido muy poco abordada en la literatura. La mayoría de los enfoques no atienden a una cuestión de diseño tan importante y, los que lo hacen, no son prácticos ni intuitivos a la hora de ser aplicados por las restricciones que plantean sobre la estabilidad. Por tales antecedentes la presente Tesis se centra en la sintonía de controladores basados en eventos y, con ella, se pretende indagar en aspectos como las propiedades que debe tener un diseño para que sea práctico y, consecuentemente, proponer diseños basados en el algoritmo SOD y el controlador PID que contribuyan a consensuar la gran casuística presente en este campo. 2.contenido de la investigación Los contenidos de la investigación se pueden resumir en los siguientes puntos: Se ha propuesto un nuevo diseño de esquema basado en el algoritmo de muestreo SOD y el controlador PI, que previene la aparición de ciclos límite con independencia del retardo de sistema, y que proporciona mecanismos para mejorar la respuesta en estado estacionario ante condiciones de incertidumbre. En co-diseño con el esquema propuesto se ha desarrollado una metodología de sintonía basada en varios índices de rendimiento de utilidad práctica, que es de fácil uso, interpretación y extensible a otros índices. El esquema propuesto se ha evaluado extensamente, habiéndose desarrollado un análisis de estabilidad y robustez. Se han ilustrado las ventajas y debilidades ante diferentes modelos ilustrativos de procesos, proponiendo mecanismos para compensar estas últimas. Se han abordado varios aspectos prácticos de implementación, proponiendo una guía de diseño para el desarrollo de la sintonía, mecanismos para la detección y estimación de perturbaciones y proporcionado el pseudocódigo necesario para la implementación del generador de eventos y el controlador en un dispositivo de tiempo real basado en microprocesador. Se ha desarrollado una herramienta software de simulación interactiva para la síntesis de la sintonía y la evaluación de las prestaciones del lazo de control basado en eventos. Adicionalmente, las metodologías y diseños propuestos se han verificado en procesos de simulación y en dos plantas experimentales construidas al efecto, y se han comparado los resultados con los de otros controladores destacados en la literatura. 3.conclusión Este trabajo supone una aportación a los sistemas de control basados en eventos, ya que se han desarrollado e implementado nuevas metodologías de control enmarcadas en dicho contexto. Las metodologías propuestas han demostrado tener un adecuado rendimiento en la reducción del error estacionario del sistema, en el esfuerzo de muestreo que desempeña y en la prevención de los ciclos límite con independencia del retardo del proceso. Su efectividad ha sido verificada comparando las técnicas de otros autores en procesos de simulación y en dos plantas experimentales de laboratorio. Estas últimas han sido implementadas durante el desarrollo del presente trabajo de investigación para poder evaluar las metodologías propuestas. Para desarrollar la nueva metodología propuesta, se ha llevado a cabo un proceso de co-diseño que ha pasado por varias etapas, culminando en el desarrollo de un marco de trabajo para la sintonía del esquema aportado. Gracias al diseño de partida, es posible abordar por separado la problemática de la sintonía (en término de prestaciones alcanzables) y estabilidad del sistema. Otra de las grandes aportaciones de la presente Tesis ha sido el desarrollo de una herramienta interactiva de diseño y simulación de controladores basados en la técnica propuesta. La herramienta tiene tanto fines pedagógicos como de investigación y permite evaluar la mayoría de los aspectos teóricos tratados a lo largo de la presente Tesis. La interfaz es intuitiva, su difusión es libre y cuenta con un completo manual de usuario. 4. bibliografía Åström, K.J., 2008. Event based control, in: Analysis and Design of Nonlinear Control Systems: In Honor of Alberto Isidori. Springer Verlag. 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