Ultramodelos Globales y el Control por Rechazo Activo de Perturbaciones en Sistemas No lineales Diferencialmente Planos

Abstract

Resumen: Se introducen los ultra-modelos como un paradigma para la simplificación substancial del diseño de leyes de control por realimentación de salida, basadas en observadores, para el seguimiento de trayectorias en una amplia clase de sistemas planos inciertos. Un ultramodelo simplemente agrega, en la forma de una perturbación desconocida variante en el tiempo, los efectos combinados de todas las no-linealidades dependientes del estado (endógenas) aśı como también todas aquellas perturbaciones externas (exógenas) presentes en el modelo de entrada-salida plana del sistema. Como resultado, el diseño de un controlador basado en el ultramodelo global solo requiere del conocimiento de 1) los órdenes de Kronecker del sistema y 2) la matriz de funciones de ganancias de la entrada. Se propone un esquema de control basado en un observador extendido de alta ganancia para el Control por Rechazo Activo de Perturbaciones en sistemas no lineales diferencialmente planos. Se incluye un ejemplo ilustrativo, con simulaciones reaĺısticas consistente en el control de un motor śıncrono de imanes permanentes. Abstract: Global ultra-models are introduced as a paradigm for vastly simplifying the design of observer-based linear output feedback control laws in output trajectory tracking problems for a large class of uncertain nonlinear flat systems. An ultra-model simply lumps, as an unknown time-varying disturbance, the combined effects of all uncertain state-dependent (i.e., endogenous) nonlinearities as well as those of external (i.e., exogenous) perturbation inputs present in the input-to-flat output model of the system. As a result, a global ultra-model based controller design only requires knowledge of the system order and of the nonlinear control input gain function. An extended high gain observer based control scheme is proposed for linear Active Disturbance Rejection (ADRC) for nonlinear differentially flat systems. An Illustrative case study example is presented. Palabras clave: Control Robusto, Observadores de Alta Ganancia, Rechazo Activo de Perturbaciones, Motor Síncrono de Imanes Permanentes., Keywords: Robust control, Active Disturbance Rejection Control, High Gain Observers, Disturbance Estimation, Permanent Magnet Synchronous Motor