Diseño descentralizado de controlador QFT basado en el Método de Subsistemas Equivalentes
Autores: Kozáková, Alena; ápková, Romana; Kozák, tefan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño descentralizado de controlador QFT basado en el Método de Subsistemas Equivalentes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Metodologías de control descentralizado
Sistemas MIMO
Método de Subsistemas Equivalentes
Enfoque QFT
Estabilidad robusta
Controlador descentralizado
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 49
Citaciones: Sin citaciones
Desde la década de 1970 se han desarrollado diversas metodologías de control descentralizado para hacer frente al desafío de controlar sistemas complejos y/o distribuidos espacialmente con múltiples entradas y salidas (MIMO), como plantas químicas, sistemas de energía, sistemas de agua, etc. En general, el uso de estructuras de información y control distribuido requiere la síntesis de leyes de control en una estructura de información restringida (descentralizada). El artículo presenta un novedoso método de diseño de controlador descentralizado robusto en el dominio de la frecuencia que es apropiado para sistemas MIMO dinámicos inciertos con igual número de variables de entrada y salida, los cuales consisten en subsistemas físicos interconectados y se presentan como un conjunto de matrices de funciones de transferencia cuadradas. El marco principal del método propuesto proporciona el Método de Subsistemas Equivalentes (ESM), mediante el cual el sistema global en lazo cerrado bajo un controlador descentralizado es estable si, y solo si, todos los subsistemas equivalentes individuales en lazo cerrado son estables. Al generar subsistemas equivalentes para todas las matrices de transferencia que describen el sistema MIMO incierto, se obtienen los subsistemas equivalentes inciertos individuales como conjuntos de respuestas de frecuencia respectivas. Dicha representación permite la aplicación del enfoque de la teoría de retroalimentación cuantitativa (QFT) para diseñar de forma independiente controladores robustos locales de una sola entrada y una sola salida (SISO) que constituyen el controlador descentralizado resultante implementado en subsistemas reales. El controlador diseñado garantiza la estabilidad robusta del sistema global en lazo cerrado y el rendimiento requerido especificado por los tipos de especificación de rendimiento estándar de QFT tanto en los subsistemas equivalentes como en el sistema global en lazo cerrado. En comparación con el método existente y las referencias asociadas, el método propuesto reduce el conservadurismo de las condiciones de estabilidad robusta y permite aprovechar los beneficios del enfoque SISO de QFT en el diseño independiente del controlador descentralizado robusto. El procedimiento de diseño desarrollado se verifica e ilustra en un estudio de caso sobre el diseño de controlador de nivel descentralizado robusto del proceso de tanque cuádruple.
Descripción
Desde la década de 1970 se han desarrollado diversas metodologías de control descentralizado para hacer frente al desafío de controlar sistemas complejos y/o distribuidos espacialmente con múltiples entradas y salidas (MIMO), como plantas químicas, sistemas de energía, sistemas de agua, etc. En general, el uso de estructuras de información y control distribuido requiere la síntesis de leyes de control en una estructura de información restringida (descentralizada). El artículo presenta un novedoso método de diseño de controlador descentralizado robusto en el dominio de la frecuencia que es apropiado para sistemas MIMO dinámicos inciertos con igual número de variables de entrada y salida, los cuales consisten en subsistemas físicos interconectados y se presentan como un conjunto de matrices de funciones de transferencia cuadradas. El marco principal del método propuesto proporciona el Método de Subsistemas Equivalentes (ESM), mediante el cual el sistema global en lazo cerrado bajo un controlador descentralizado es estable si, y solo si, todos los subsistemas equivalentes individuales en lazo cerrado son estables. Al generar subsistemas equivalentes para todas las matrices de transferencia que describen el sistema MIMO incierto, se obtienen los subsistemas equivalentes inciertos individuales como conjuntos de respuestas de frecuencia respectivas. Dicha representación permite la aplicación del enfoque de la teoría de retroalimentación cuantitativa (QFT) para diseñar de forma independiente controladores robustos locales de una sola entrada y una sola salida (SISO) que constituyen el controlador descentralizado resultante implementado en subsistemas reales. El controlador diseñado garantiza la estabilidad robusta del sistema global en lazo cerrado y el rendimiento requerido especificado por los tipos de especificación de rendimiento estándar de QFT tanto en los subsistemas equivalentes como en el sistema global en lazo cerrado. En comparación con el método existente y las referencias asociadas, el método propuesto reduce el conservadurismo de las condiciones de estabilidad robusta y permite aprovechar los beneficios del enfoque SISO de QFT en el diseño independiente del controlador descentralizado robusto. El procedimiento de diseño desarrollado se verifica e ilustra en un estudio de caso sobre el diseño de controlador de nivel descentralizado robusto del proceso de tanque cuádruple.