Análisis de rendimiento del rechazo de perturbaciones en controladores cuadráticos lineales: un método práctico de sintonía adaptativo

Abstract

Este trabajo propone un método de ajuste adaptativo para la metodología de control cuadrático lineal con acción de control por adelanto (LQ-FF, por sus siglas en inglés, Linear-Quadratic FeedForward). El método tiene como objetivo rechazar las perturbaciones al mismo tiempo que mantiene el desempeño de seguimiento a referencias del controlador LQ convencional. El mecanismo adaptativo se formula analizando cada elemento de la señal de control LQ-FF en relación con la regulación de estados, el cambio de referencia y la compensacion de perturbaciones. Además, el rechazo de perturbaciones se basa en los controladores Proporcional-Integral-Derivativo y el análisis teórico para controladores predictivos, los cuales tienen como objetivo obtener la dinámica inversa de las perturbaciones y las entradas del proceso. Se presenta una comparativa entre un modelo de espacio de estados aumentado y un modelo con aproximación de retardo polinomial para el tratamiento de los retardos asociados a las perturbaciones y las entradas del proceso en la formulacion del controlador. El método propuesto demuestra su eficacia en el control de un sistema de temperatura no lineal validado, manteniendo el rendimiento similar al controlador LQ convencional en el seguimiento de referencias y rechazando por completo los efectos de las perturbaciones. Para el escenario de simulacion presentado, la sintonía propuesta logra un 10 % menos de error de salida, con un incremento de solo un 18 % en el esfuerzo de control en comparacion con la sintonía convencional.

Keywords

• control óptimo
• teoría del control óptimo
• rechazo de perturbaciones
• control adaptativo
• sistemas con retardo