Un nuevo enfoque para el diseño de compensadores basado en la técnica de múltiples bucles y la complejidad escalable del modelo directo
Autores: Osypiuk, Rafa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un nuevo enfoque para el diseño de compensadores basado en la técnica de múltiples bucles y la complejidad escalable del modelo directo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Compensador
Control
Modelo de proceso
Concepto de bucle múltiple
Bucle PID
Control no lineal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Usar un compensador en la estructura es una de las formas más simples de lograr un control eficiente de un proceso no lineal. Desafortunadamente, acceder al modelo de proceso inverso no es un problema trivial. Excepto en algunos casos especiales, es mucho más fácil determinar el modelo de proceso directo que el inverso. Por esta razón, sería interesante proponer una solución alternativa al conocido método de control feedforward. En este documento, se introducirá un concepto de bucle múltiple simple. La idea principal se basa en la robustez natural (pero limitada) ofrecida por un solo bucle PID y la capacidad de aumentar la complejidad del modelo de proceso directo. La estructura propuesta multiplica un solo bucle PID que incluye modelos directos con una complejidad creciente para calcular el valor de control no lineal resultante. Este nuevo enfoque produce un rendimiento comparable al método feedforward pero no requiere acceso a las propiedades inversas del proceso. La idea fue evaluada en términos de estabilidad y robustez frente a cambios en los parámetros. Además, se realizó un estudio de simulación utilizando dos procesos no lineales acoplados, es decir, el control de posición de un manipulador de robot con interacción de fuerza. La selección de este proceso no fue una elección casual. Por un lado, es extremadamente complejo; sin embargo, por otro lado, proporciona la posibilidad de determinar tanto el modelo dinámico inverso como el directo. Esta capacidad fue útil para realizar una comparación efectiva de la solución propuesta con la estructura feedforward conocida.
Descripción
Usar un compensador en la estructura es una de las formas más simples de lograr un control eficiente de un proceso no lineal. Desafortunadamente, acceder al modelo de proceso inverso no es un problema trivial. Excepto en algunos casos especiales, es mucho más fácil determinar el modelo de proceso directo que el inverso. Por esta razón, sería interesante proponer una solución alternativa al conocido método de control feedforward. En este documento, se introducirá un concepto de bucle múltiple simple. La idea principal se basa en la robustez natural (pero limitada) ofrecida por un solo bucle PID y la capacidad de aumentar la complejidad del modelo de proceso directo. La estructura propuesta multiplica un solo bucle PID que incluye modelos directos con una complejidad creciente para calcular el valor de control no lineal resultante. Este nuevo enfoque produce un rendimiento comparable al método feedforward pero no requiere acceso a las propiedades inversas del proceso. La idea fue evaluada en términos de estabilidad y robustez frente a cambios en los parámetros. Además, se realizó un estudio de simulación utilizando dos procesos no lineales acoplados, es decir, el control de posición de un manipulador de robot con interacción de fuerza. La selección de este proceso no fue una elección casual. Por un lado, es extremadamente complejo; sin embargo, por otro lado, proporciona la posibilidad de determinar tanto el modelo dinámico inverso como el directo. Esta capacidad fue útil para realizar una comparación efectiva de la solución propuesta con la estructura feedforward conocida.