INGENIERIA DE CONTROL

Autor: VALLÉS MIQUEL MARINA.
Año: 2004.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Ingenieria de Sistemas y Automatica.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: La teoría de control ha avanzado en los últimos años en la consecución de técnicas que permitan llevar a cabo el control de situaciones cada vez más complejas. Conforme las técnicas de control ganan en complejidad, así lo hace el uso de recursos de computación que se hace necesario para llevar a cabo su implementación. Este aspecto, sin embargo, no ha sido realmente considerado hasta los últimos años, en los que ha aparecido un verdadero interés dentro de la comunidad del Control Automático por acercar la teoría de control, la computación de tiempo real y las comunicaciones. La presente tesis se marca como principal objetivo la implementación de controladores digitales de altas prestaciones para sistemas que operan en entornos variables, de tal manera que se implementen sobre un sistema de capacidad de computación reducida. Este objetivo principal introduce una serie de objetivos parciales para su consecución. Así, el hecho de disponer de recursos limitados provoca la aparición de una serie de retardos en la ejecución de las tareas encargadas de implementar el sistema de control. Esto provoca que deje de ser cierta la suposición de que los muestreos y las actuaciones mantienen un patrón temporal equidistante y, por tanto, la respuesta de control aparece empeorada. Relativo a la influencia de estos retardos en la respuesta de control se ha analizado la relación existente entre el proceso a controlar, las especificaciones deseadas para el sistema controlado y el periodo de muestreo, con la degeneración de la respuesta ante retardos. Este resultado se ha aprovechado para proponer un algoritmo de planificación que asigne las prioridades a las tareas de control teniéndolo en cuenta. La limitación de recursos provoca el interés por la búsqueda de técnicas que permitan un mejor aprovechamiento de los recursos disponibles manteniendo la calidad de la respuesta de control. En esta tesis se proponen distintas técnicas basadas en la realimentación de la medida del uso del recurso de computación, que realizan tanto un ajuste de los periodos de muestreo como de los tiempos de cómputo para poder conseguir este objetivo. Las técnicas basadas en el ajuste de los periodos para las tareas de control plantean una serie de problemas debido a la dependencia entre el periodo y los valores de entrada al controlador, así como de los parámetros de éstos. En la tesis se han propuesto también distintas técnicas para poder reducir la degeneración en la respuesta que esto provocaría. Los resultados teóricos aportados por esta tesis han sido evaluados de manera práctica en una serie de aplicaciones que también se adjuntan.

Autor: CASANOVA CALVO VICENTE FERMÍN.
Año: 2004.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Ingenieria de Sistemas y Automatica.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: Sistemas de Control Basados en Red es el término que se emplea para referirse a un tipo especial de sistemas de control, que se caracterizan por la utilización un medio de comunicación compartido para la transferencia de información entre el controlador y la planta controlada. Esto significa que, a diferencia de un sistema de control discreto convencional, en este tipo de sistemas el mismo medio de comunicación es empleado para establecer varios bucles de control e incluso para otro tipo de tareas no relacionadas con el control. El hecho de utilizar un enlace de uso no exclusivo para cerrar el bucle de realimentación presenta una serie de inconvenientes que tendrán una influencia negativa en la evolución temporal de la variable de interés. El primero de los inconvenientes característicos de este tipo de sistemas es que el hecho de compartir el enlace reduce el ancho de banda disponible, tanto más cuanto mayor sea el número de dispositivos compitiendo por la utilización del mismo. Esta limitación puede determinar la cota inferior del periodo de muestreo empleado en un bucle discreto convencional y, por lo tanto, supondrá un límite para las prestaciones. Al no estar siempre disponible el medio de comunicación, puede no ser posible transmitir toda la cantidad de información que sería deseable, ya que hay que repartir la capacidad del enlace entre todos los dispositivos compitiendo por su uso. En un sistema de control convencional esta limitación obligaría a aumentar el periodo de muestreo hasta que se pueda garantizar que es posible transmitir toda la información, lo cual en la mayoría de los casos supondrá situarse en el caso peor. El segundo inconveniente que impone el medio compartido es la presencia de retrasos de acceso aleatorios debidos a la naturaleza estocástica del tráfico de información en el enlace. El retraso aparece en el acceso al recurso compartido y, en función de la relación entre el retraso y la frecuencia de la señal discreta a transmitir, es posible que algunas muestras no lleguen nunca a ser enviadas. No se trata de información que llega tarde y de forma irregular, sino de información que se pierde mientras espera que se le conceda el uso del enlace. El tercer inconveniente que se ha considerado es la falta de sincronismo entre las bases de tiempo que gobiernan las tareas que desempeñan dispositivos situados en ambos extremos del enlace compartido. En un sistema de control discreto convencional se asume que el muestreo de la variable de interés, el cálculo de las acciones de control y la aplicación de las mismas sobre el proceso controlado coinciden en el tiempo. Al no existir una forma de comunicar los dos extremos de manera permanente no es sencillo garantizar que los eventos que en ellos suceden estén perfectamente sincronizados. En condiciones normales esta falta de sincronismo no influiría demasiado en las prestaciones del sistema pero, cuando se combina con el retraso de acceso aleatorio da lugar a pérdida y reutilización de la información transmitida que puede ser significativa. Además si la falta de sincronismo es consecuencia del retraso del acceso al medio compartido, dará lugar a muestreo y actuación irregulares. El trabajo se plantea con un objetivo fundamental: el desarrollo de estructuras de control adaptadas a la presencia del medio de comunicación compartido y a los inconvenientes que provoca. Para lograr este objetivo y siguiendo un procedimiento clásico en la teoría de control, se describe el escenario del problema, caracterizando el impacto del enlace compartido mediante una colección de parámetros. A continuación se modela el bucle de control, incluyendo el medio de comunicación, y se emplea este modelo para diseñar la estructura de control que intentará solucionar, al menos en parte, los problemas causados por el enlace compartido característico de los Sistemas de Control Basados en Red.

Autor: SALCEDO ROMERO DE ÁVILA JOSÉ VICENTE.
Año: 2004.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Ingenieria de Sistemas y Automatica.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: En esta tesis doctoral se aborda el control de sistemas no lineales mediante el empleo de controladores predictivos generalizados (GPCs) en espacio de estados. En primer lugar se realiza una revisión de la metodología de diseño del GPC en la versión entrada/salida (E/S). Partiendo de esta revisión se propone un modelo CARIMA en espacio de estados para el GPC que permite diseñar al mismo utilizando una menor cantidad de memoria y un menor tiempo de cómputo, así como de reducir la complejidad asociada la formulación E/S. Para la estimación de los estados del modelo CARIMA se propone el uso de un observador de rango completo que se diseña por asignación de polos, estableciéndose un importante resultado: los polos de este observador coinciden con las raíces de los polinomios de filtrado utilizados en la formulación E/S. Posteriormente se analizan las propiedades de observabilidad y controlabilidad del modelo CARIMA propuesto en espacio de estados, llegándose a la conclusión de que se trata de una realización mínima bajo condiciones no demasiado restrictivas, lo cual supone que la predicción se basa en un modelo con el mínimo orden posible. Tras esto, se presenta una metodología de análisis y diseño estable para el GPC mediante el uso del índice de coste como función de Lyapunov, y para el caso con restricciones de la teoría de conjuntos invariantes aplicada al GPC. Seguidamente, se presenta una metodología de diseño robusto para el GPC mediante el empleo de las desigualdades lineales matriciales (LMIs) y de algoritmos genéticos. En concreto, se analiza el caso de sistemas con incertidumbre invariante y variante con el tiempo de tipo lineal fraccional, una de las más complejas y generales utilizadas en la literatura analizada. Finalmente se presenta el controlador GPC-LPV una extensión del GPC en espacio de estados. Se trata de un controlador variante con el tiempo que presenta dependencia lineal fraccional con respecto de las señales de salida medibles. Su diseño es aplicable a sistemas no lineales cuyos modelo dinámicos pueden ser incluidos dentro de un modelo lineal variante con el tiempo mediante técnicas de inclusión diferencial. La base matemática de este diseño se sustenta en desigualdades matriciales bilineales (BMIs), una generalización de las LMIs.

Autor: HERRERO DE LUCAS LUIS CARLOS .
Año: 2004.
Universidad: VALLADOLID.
Centro de lectura: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: En esta Tesis Doctoral se efectúa un estudio de los convertidores alterna-alterna directos en Matriz de Conversión como alternativa a los convertidores CA/CA Indirectos. Se efectúa un estudio detallado de las principales estrategias que permiten el control del convertidor en modo tensión. A continuación, se presenta una nueva estrategia de control en modo sliding de corriente, principal aportación de este trabajo. El estudio realizado en esta Tesis Doctoral de la situación actual de los polos de potencia, demuestra como el principal problema en cuanto a la realización de este convertidor es lograr estrategias de conmutación de corriente seguras. Con este objetivo, en esta Tesis se realiza una plataforma de simulación que permite estudiar las diferentes estrategias de conmutación de corriente. Además, se establecen modelos de simulación del convertidor alterna-alterna directo en matriz de conversión. El diseño de un prototipo de 5Kw ha permitido validar los modelos de simulación, los algoritmos de control y conmutación de corriente presentados en esta Tesis Doctoral.

Autor: PEREZ RODRIGUEZ JOSE ANTONIO.
Año: 2003.
Universidad: A CORUÑA.
Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR DE FERROL.
Centro de realización: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR.

Resumen: La presente tesis doctoral analiza en profundidad todos los aspectos de interés relacionados con la monitorización y el control avanzado del proceso de tratamiento térmico superficial de materiales mediante láser, tanto desde el punto de vista teórico como experimental, destacando esencialmente las siguientes aportaciones originales realizadas: - Demostración práctica de la viabilidad y utilidad del control del proceso mediante el desarrollo y la validación experimental de cinco estrategias de control distintas, abarcando desde las técnicas clásicas de control lineal, hasta la novedosa técnica de control de última generación basadas en la lógica borrosa y las redes neuronales, obteniendo en todos los casos excelentes prestaciones. - Análisis detallado de cada una de las estrategias de control propuestas, destacando sus particularidades y singularidades, contrastando su robustez y fiabilidad mediante una amplia variedad de casos prácticos de gran interés industrial. - Comparación entre las distintas estrategias desarrolladas mediante el empleo de diversos criterios cuantificables, entre los que destacan el tiempo y la dificultad de diseño, el tipo y la calidad de la información requerida para la síntesis del sistema de control, parámetros no analizados habitualmente, así como los parámetros clásicos de validación, tales como el tiempo de subida, el tiempo de asentamiento, la variabilidad de la actuación, etc. - Análisis exhaustivo del proceso y de sus particularidades, caracterizando los distintos parámetros operativos y fuentes de perturbación que rigen su comportamiento, incluyendo un completo estudio acerca de su modelado tanto desde el punto de vista físico como desde el punto de vista del control del proceso, aplicando las últimas técnicas de modelado no lineal basadas en la lógica borrosa, las redes neuronales y las técnicas híbridas de modelado neuroborroso. - Presentación de un exhaustivo estudio multidisciplinar, tanto teórico como práctico de todos los aspectos de interés para el modelado y control del proceso en un solo documento, permitiendo adquirir una visión global del problema.

Autor: PICÓ MARCO ENRIQUE.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Ingenieria de Sistemas y Automatica.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: La tesis está centrada en los biorreactores en "fed-batch", dada la importancia de estos reactores agitados de alta densidad para la producción industrial eficiente de proteinas, encimas,.... utilizando microorganismos modificados genéticamente. El problema real está caracterizado por la escasez de medidas en línea. Otros problemas importantes son la (fuerte) incertidumbre paramétrica y la presencia significativa de no linealidades. Además de los problemas comentados, en el caso de biorreactores en ``fed-batch'' es necesario tratar con equilibrios parciales, es decir, sólo respecto a una parte de las variables. Los objetivos principales de la tesis son: - La búsqueda de un conjunto limitado de estructuras de modelos representando la mayor parte de los casos de interés industrial. - La solución, como primer paso en una aproximación de ``abajo-arriba'', del problema de control para el caso de cultivos puros con un sólo substrato limitante y asumiendo el oxígeno está en exceso. - El diseño de controladores para regular la tasa específica de crecimiento de los microorganismos. Utilizando solamente medidas en línea de biomasa y volumen, sin ninguna estimación de la tasa de crecimiento ni de ninguna otra variable. Y, finalmente, teniendo en cuenta las no linealidades del sistema, la incertidumbre y otros fenómenos. - Tratar el problema citado anteriormente de estabilidad parcial. El último punto ha marcado la elección de las posibles técnicas a estudiar para resolver el problema de control. En concreto: - Técnicas de control geométrico(Fradkov et al.). El problema de control de biorreactores puede ser visto como uno de "control de coordinación". La solución está relacionada con algunas propiedades específicas de los sistemas como la invarianza y la atractividad local de conjuntos no triviales en el espacio de estados. - Flatness. Aunque comunmente asociada con la linealización exacta, un sistema puede ser plano dentro de un subconjunto del espacio de estados sin ningún punto de equilibrio en su interior. Incluso en este caso, sigue siendo un concepto muy útil ya que permite calcular algebráicamente una prealimentación e indica que el sistema tiene una estructura muy particular. - Estabilidad parcial. Algunos resultados, provenientes de fuentes aportando teoremas tipo Lyapunov para estabilidad parcial, han sido utilizados en las demostraciones de estabilidad. Se han conseguido varios resultados importantes: - La determinación, después de una búsqueda extensiva en la literatura, de un número reducido de modelos estándar para cultivos puros con un substrato limitante. - Se ha sugerido un control invariante que aporta la base para desarrollos posteriores. Además, se ha obtenido una prueba de estabilidad global que ha permitido el tratamiento de problemas en los que aparecen funciones de cinética tipo Haldane. - Se han sugerido diversos diseños para la regulación de la tasa específica de crecimiento. - Finalmente, se han realizado varios experimentos utilizando una cepa del S. cerevisiae con buenos resultados. Los resultados de esta tesis aportan la base para el tratamiento de sistemas con producto inhibidor, sistemas multisubstrato, y otros.

Autor: CUENCA LACRUZ ÁNGEL MIGUEL.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Ingenieria de Sistemas y Automatica.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: La Tesis se centra en el estudio de los sistemas muestreados de forma no convencional, cubriendo las fases siguientes: · Modelado: Por un lado, se presenta una serie de leyes de recurrencia basadas en la representación interna, las cuales son deducidas a partir del método de las sustituciones sucesivas sobre las ecuaciones de estado y salida del sistema. Dichas leyes son aplicables a tres escenarios distintos: proceso continuo, proceso continuo antecedido de ZOH y proceso discreto. Por otro lado, se propone un método novedoso de modelado de este tipo de sistemas basado en la representación externa, el cual adopta una aproximación (variable discreta z media) al considerar el caso de muestreo irregular dentro del metaperiodo como una desviación del regular. · Análisis: Se ha considerado tanto el dominio temporal como el frecuencial, trabajando con reguladores tipo P-I-D y siempre desde el punto de vista de la representación interna. Se pone de manifiesto que el patrón de muestreo puede ser considerado como un parámetro más de diseño. Dada la complejidad de estudiar el tema en un entorno de simulación clásico, se ha desarrollado una aplicación en SysQuake que ayuda a llevar a cabo la tarea de análisis de manera más sencilla, al permitir la interactividad. · Diseño: Basándose en la descomposición en frecuencias del controlador con estructura no convencional y en la representación externa, se estudia tres tipos de controladores clásicos distintos: PID, reguladores de cancelación (tiempo mínimo y finito) y de asignación de polos. Se trata de adaptarlos para lograr un funcionamiento apropiado cuando el sistema sobre el que actúen reciba dichas acciones siguiendo un esquema no convencional. Este hecho suele suceder al aparecer retardos en la comunicación controlador-planta. Se pone de manifiesto la mejora que supone sobre las prestaciones del sistema la utilización de este tipo de controladores frente a la utilización de controladores bifrecuencia clásicos.

Autor: ROMERO PÉREZ JULIO ARIEL.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .
Centro de realización: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: En la tesis se aborda la solución de dos problemas relacionados con el control de biorreactores: el modelado y la estimación de variables. Respecto al modelado, en la tesis se propone una metodología para el diseño de perfiles de alimentación adecuados para la identificación. Los perfiles de alimetnación obtenidos mediante la metodología propuesta permiten mayor precisión en el cálculo de los parámetros respecto a otros tipos de experimentos. Referente a la estimación de variables, en la tesis se propone un nuevo algoritmo de estimación asintótica en bucle cerrado, que supera los problemas de convergencia del observador asintótico en blucle abierto, una de las técnicas aplicadas en la estimación de variables en los biorreactores.

Autor: DÍAZ DORRONSORO JAVIER.
Año: 2003.
Universidad: NAVARRA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS.

Resumen: Eliminar el ruido no deseado es algo que, en ciertas ocasiones, resulta especialmente sugestivo. Para conseguirlo, además de los tradicionales métodos pasivos, está el control activo de ruido (CAR). Los sistemas de CAR tratan de reducir el ruido primario provocando una interferencia destructiva con un ruido secundario generado por un medio de unos altavoces de control. Esta opción funciona tanto mejor cuanto más baja es la frecuencia sobre la que se actúa. Por tanto el control activo no es una alternativa sino un complemento al control pasivo. En la práctica, la solución más apropiada es una híbrida pasiva-activa. Primero, se reducen tanto como sea posible las frecuencias medias y altas mediante control pasivo y el ruido residual de baja frecuencia se ataca entonces mediante control activo. Lo que se ha tratado en esta tesis es del desarrollo y aplicación de un sistema de CAR para un coche cama de un vehículo ferroviario. Para esto se ha construido un prototipo análogo al coche cama que se estudia, y sobre él, se han realizado una serie de pruebas. En primer lugar se han analizado los posibles algoritmos adaptativos a implementar para el CAR. Los algoritmos evaluados han sido un Feedback y dos Feedforward: el FXLMS y el FXLMMS. Para utilizar estos algoritmos es necesario conocer las funciones de transferencias que hay entre los altavoces de control y los micrófonos de error que se utilizan en el sistema de CAR. Estas funciones de transferencia reciben el nombre de "caminos secundarios" y han sido tratadas como filtros FIR. Los parámetros de estos filtros se han obtenido por tres métodos diferentes: mediante la adaptación LMS, mediante la respuesta del sistema ante un pulso unitario y mediante la relación entre la transformada de Fourier de la salida y la entrada al sistema. Además, dentro de este capítulo, se plantea una novedosa forma de estimar el ruido a lo largo del tiempo en puntos enlos que no hay micrófonos de control. A estos puntos se les llama "micrófonos virtuales". La identificación de los caminos secundarios ha resultado ser muy buena. Esto ha permitido hacer simulaciones del comportamiento de un sistema de CAR en base al principio de superposición y comparar estas simulaciones con pruebas reales. La comparación entre los resultados obtenidos mediante las simulaciones y las pruebas reales ha sido tamibén satisfactoria, por lo que se ha desarrollado un método que permite simular el comportamiento de un sistema de CAR en cualquier otro lugar. Esto sirve para predecir qué tal funcionaría el CAR aplicado en un sitio sin necesidad de instalar completamente el sistema. Tanto con las simulaciones y como con las pruebas reales se ha estudiado el funcionamiento del CAR propiamente, analizándose la reducción del ruido lograda, especialmente en función de los algoritmos, referencias, altavoces y micrófonos de control. Por otra parte se han tratado distintos aspectos como los transitorios o la influencia de la resolución y de la frecuencia digital. Finalmente se ha tratado de manera teórica y experimental la influencia que tiene el CAR en la reducción del nivel sonoro a lo largo de la superifice de la cama. Dentro de este apartado se ha propuesto una novedosa manera de ensanchar la zona de reducción de ruido sobre la base de los micrófonos virtuales.

Autor: EGAÑA AZURMENDI JUAN MARTIN.
Año: 2003.
Universidad: NAVARRA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE SAN SEBASTIAN.

Resumen: La técnica del control activo de ruido (CAR) es un método cuyo desarrollo ha sido ganando interés durante los últimos años. Esta técnica es complementaria de los medios pasivos, y resulta de gran interés cuando el rango de frecuencias de la perturbación que se quiere controlar se encuentra localizado en las bajas frecuencias. Este trabajo ha pretendido desarrollar un sistema completo de control activo de ruido para, posteriormente, aplicarlo a un caso industrial particular: un conducto de ventilación instalado en un vehículo ferroviario. Los puntos fundamentales abordados en este trabajo de investigación se resumen a continuación. En los primeros pasos de este trabajo, se experimentó con una tarjeta comercial que implementaba los algoritmos de control adaptativo más comúnmente utilizados en el CAR. Esta tarjeta se incluyó dentro de un primer sistema completo de CAR que incluía equipos necesarios para un correcto tratamiento de las señales que tomaban parte en ella (altavoces, micrófonos, amplificadores y analizadores de señal,..). Con este primer sistema se experimentó en el laboratorio sobre conductos de diferentes características. Esta primera fase sirvió, además de para establecer un primer contacto con esta técnica, para tener una idea de los niveles de atenuación obtenibles con esta técnica en función del ruido a controlar, así como para resolver los problemas inherentes a la aplicación del CAR a un sistema unidimensional. Acto seguido, se pensó en diseñar los algoritmos de control con una herramienta que permitiera obtener un sistema flexible, fácil de visualizar y modificar y que permitiera al usuario controlar su evolución. Se optó por utilizar el software Matlab-Simulink y la librería Real Time Windows Target para llevar a cabo el control en tiempo real. Estos algoritmos fueron desarrollados para ser utilizados durante una segunda fase de laboratorio en la cual el sistema físico analizado era el conducto de ventilación a instalar en un coche de Metro de Bilbao. Paralelamente, se efectuó un estudio de micrófonos de bajo coste, con objeto de instalarlos de manera definitiva en el conducto del vehículo ferroviario. Una vez efectuado el estudio en el laboratorio, y tras comparar las atenuaciones logradas en las dos fases en que se dividió, se llevaron a cabo las pruebas en el vehículo real, con el sistema de CAR definitivo. Se utilizaron como fuentes de ruido a controlar unos altavoces (empleados durante todas las etapas experimentales), y el sistema de ventilación de la propia unidad. La naturaleza del ruido, y en concreto la turbulencia, tuvo su importancia en el funcionamiento del control adaptativo y, consecuentemente, en la atenuación que se puede lograr. Debido a la importancia que ha tenido el fenómeno de la turbulencia en la respuesta del CAR, ha sido uno de los aspectos abordados en esta tesis. Como conclusión, y en lo que a los objetivos se refiere, hay que señalar que se ha conseguido desarrollar un sistema de CAR para el sistema de un vehículo ferroviario; además, la investigación ha estado dirigida a una aplicación concreta, que era una parte esencial de los objetivos del trabajo. Algunos aspectos, bien porque no han podido ser abordados con profundidad, bien porque son mejorables, han sido incluidos en las futuras líneas de investigación.

Autor: RODRÍGUEZ POLO ÓSCAR.
Año: 2002.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: FÍSICA .
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS.

Resumen: Generador automático de código que permite aplicar técnicas de ingeniería del software al desarrollo de sistemas de control en tiempo real. El diseño del sistema se realiza utilizando un modelo del mismo a partir del cual se genera código sobre un sistema operativo de tiempo real. El lenguaje de modelado empleado se adapta a los diseños empleados tradicionalmente en el campo de los sistemas híbridos así como a la definición de arquitecturas de control para robots autónomos. Un editor gráfico ha sido integrado junto con el generador para poder construir el modelo gráficamente. En el trabajo se ha tenido en cuenta los requisitos especiales de los sistemas de control en tiempo real por lo que se ha incluido un servicio específico de control de la memoria, así como un servicio de interrupciones integrado en el diseño. El código generado además hace posible el desarrollo de los sistemas utilizando componentes software de la misma forma que se utilizan los componentes en el área del hardware. Además se ha incluido una implementación del comportamiento de los componentes que permite su definición en distintos niveles respetando la encapsulación de los contextos. Por último el código generado ha sido diseñado de forma que sea posible la definición de componentes independientes de la plataforma y el desarrollo de sistemas multiprocesador y multiplataforma.

Autor: MORENO ÚBEDA JOSÉ CARLOS.
Año: 2002.
Universidad: MURCIA.
Centro de lectura: INFORMÁTICA.
Centro de realización: FACULTAD DE INFORMÁTICA.

Resumen: El objetivo de la tesis es el desarrollo de técnicas de síntesis de sistemas de control robusto para procesos que puedan ser descritos por modelos dinámicos lineales e invariantes en el tiempo con incertidumbre en los valores de los parámetros descriptivos y en los que la señal de control esté sujeta a restricciones de saturación en amplitud y/o velocidad. Este objetivo está motivado por el hecho de que es muy difícil obtener modelos exactos de los procesos que se tienen que controlar, pues siempre existe una diferencia entre la dinámica del proceso a controlar y la del modelo que lo describe (incertidumbre de modelado). Además, en el mundo real, todos los problemas de control están sometidos a restricciones en sus entradas pues los actuadores tienen un campo limitado de acción así como una determinada velocidad de cambio. El problema es estudiado desde un punto de vista de dominio de la frecuencia. Se proponen extensiones a la Teoría de la Realimientación Cuantitativa (QFT) para tratar el problema, basadas en distintos criterios de estabilidad. Los algoritmos de diseño propuestos se basan en criterios de estabilidad global como el criterio del Círculo, el criterio de Popov o la Teoría de multiplicadores y en criterios menos conservadores, aunque aproximados, como el método de la función descriptiva, permitiendo diseñar un controlador lineal con dos o tres grados de libertad que asegure la estabilidad global del sistema o la no ocurrencia de ciclos límite. También se proponen algoritmos para tener en cuenta aspectos de rendimiento, expresados en forma de especificación de diseño en el dominio de la frecuencia, de forma que la incertidumbre se tiene en cuenta desde las etapas iniciales del proceso de diseño del sistema de control. Para apoyar la implementación de estos algoritmos se introduce un algoritmo general para el cálculo de restricciones en el dominio de la frecuencia que permitirá generar zonas en el plano de Nichols de forma que si ciertas funciones se mantienen dentro de las mismas, entonces las especificaciones de diseño fijadas en un principio se cumplen. La tesis incluye ejemplos ilustrativos de la aplicación de los algoritmos.

Autor: DÍEZ RUANO JOSÉ LUIS.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: INFORMÁTICA.
Centro de realización: E.T.S.I. INDUSTRIALES.

Resumen: Una opción interesante para el modelado de sistemas no lineales son los modelos borrosos, sin olvidar que una de las metas del modelado borroso es la interpretabilidad de los modelos. Además, si se pretenden usar los modelos identificados para una posterior aplicación a control, será necesario tener en cuenta algunas consideraciones adicionales que podrían modificar los criterios empleados en identificación para predicción. En esta Tesis, tras resaltar algunos conceptos poco claros relacionados con los criterios de modelado local entronados en la bibliografía, se proponen las características deseables de las técnicas de modelado e identificación borrosa cuando el propósito es el control por modelos locales. Tras estudiar el comportamiento de las funciones objetivo de los algoritmos de agrupamiento borroso adecuados en el modelado para control, se presenta un nuevo índice que incorpora algunas características deseables relacionadas con la convexidad y suavidad de las clases finales identificadas, con ventajas respecto a otras metodologías como Gustaffson-Kessel. A continuación se define una familia de algoritmos de agrupamiento que minimizan la función objetivo previamente definida. Estos algoritmos lelvan a una identificación más adecuada de modelos locales, aproximando los modelos locales el modelo linealizado de la planta en sus zonas de validez y, adicionalmente, con características deseables respecto a la interpretabilidad de las funciones de pertencnia (convexidad y suavidad). El algoritmo proporciona simultáneamente modelos locales lineales y agrupamiento de los datos de entrada, siendo especialmente aplicable para identificación de modelos borrosos Takagi-Sugeno y descomposición de sistemas no lineales en modelos locales lineales para control.

Autor: GIL NOBAJAS JORGE JUAN.
Año: 2002.
Universidad: NAVARRA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS.

Resumen: Los sistemas hápticos de realidad virtual están suscitando en la actualidad un creciente interés, desde un punto de vista científico y empresarial, por las variadas aplicaciones industriales que pueden llegar a tener. Los interfaces hápticos sirven de enlace entre el usuario y un escenario virtual, a través del sentido del tacto. El sistema requiere un dispositivo mecánico, que el operario manipula a modo de herramienta, con espacio de trabajo adecuado y baja inercia. También se requiere de un software gráfico y de control, encargado de mostrar el escenario, y la réplica virtual del usuario, y de calcular y comandar las fuerzas de contacto. La presente tesis centra sus investigaciones en el área de control de dispositivos hápticos de gran espacio de trabajo. Los estudios se pueden agrupar en tres grandes líneas de trabajo: * Desarrollo e implementación de un método de cálculo de la fuerza de contacto con el escenario. * Estudio de la estabilidad del sistema, así como su comprobación experimental. * Desarrollo, implementación y análisis de un método de disminución de inercia del interfaz, que contribuya a mejorar su transparencia. Los planteamientos teóricos se han implementado físicamente en dos dispositivos hápticos. El primero es comercial, el PHANToM, mientras que el segundo, el LHIfAM, ha sido desarrollado por el CEIT en el marco del proyecto REVIMA. Este proyecto es pionero en España en el desarrollo de un sistema háptico completo: generación del software gráfico y de control, y diseño mecánico y construcción del interfaz.

Autor: BENAVENT GARCIA M. ROSER .
Año: 2001.
Universidad: VALENCIA.
Centro de lectura: FISICA.
Centro de realización: FACULTAT FISIQUES.

Resumen: Esta tesis versa sobre la aplicación de determinados metodos de aproximacion de funciones, concretamente modelos lineales, tal como se entienden en Estadistica, y ciertos tipos de redes neuronales, a la modelización y control de ciertos aspectos del comportamiento de sistemas complejos, concretamente un automovil y una plataforma electroneumatica. El principal objetivo practico es la programacion de modulos de control que pueden ser usados en un simulador de conduccion, el objetivo teorico es la determinacion de la viabilidad y limitaciones de los modelos propuestos para la modelizacion y control de sistemas no lineales como los que se presentan. El primer metodo de aproximacion de funciones que se ha probado para realizar la modelizacion del comportamiento dinamico de un coche real son los modelos lineales con datos longitudinales. Algunos modelos sofisticados de este estilo podrian considerarse utiles en su implementacion en el simulador. A continuación, se probaron varios tipos de redes neuronales con soporte global que no nos han llevado a ninguna solucion minimamente aceptable. Y por ultimo se ha utilizado la red CMAG, a la cual se dedica gran parte de esta tesis. Se presenta con detalle el algoritmo de la CMAG´ y se proponen soluciones para resolver los inconvenientes en cuanto a implementacion de la misma. Los modelos obtenidos con las redes CMAG se han implementado en el simulador de conduccion de L´Institut de robotica, y se han analizado los resultados obtenidos. El resultado esencial de esta tesis es que la CMAG´ha sido capaz de modelizar aceptablemente el comportamiento de dos sistemas complejos y por tanto se presenta como una herramienta util par modelizar otros tipos de sistemas complejos no lineales. Ademas el uso de la red CMAG´en el bucle completo del simulador nos ha proporcionado resultados aceptables para este tipo de aplicaciones que hacen viable su uso en sistmas de control en lazo cerrado y tiempo real.

Autor: BONDIA COMPANY JORGE.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S.I. INDUSTRIALES.

Resumen: Ésta aborda el problema de la incertidumbre paramétrica en un sistema de control. En las técnicas actuales de Control Robusto Paramétrico, dicha incertidumbre se modela mediante intervalos, obtenidos por ejemplo, a partir de tolerancias dadas por los fabricantes de los componentes del sistema, o bien como resultado de una identificación paramétrica. El empleo de intervalos para representar la incertidumbre tiene los siguientes inconvenientes: * Un intervalo representa al conjunto de todos los posibles valores que puede tomar un parámetro incierto, asignando la misma posibilidad a cada uno de ellos. Sin embargo, es común que determinados valores tengan más posibilidad que otros, siendo conservador un planteamiento de peor caso. * En otras ocasiones, hay que recurrir a la heurística para su determinación. En esta tesis se estudia el empleo de números borrosos para hacer frente a estas limitaciones. Mediante un número borroso es posible asignar un valor de pertenencia mayor a los valores más posibles, así como representar información heurística proveniente, por ejemplo, de un experto. Se ha resuelto el problema de análisis de estabilidad para dichos sistemas. El método presentado permite analizar la influencia de los coeficientes en la estabilidad y obtener, en el caso de resultados no satisfactorios, en qué coeficientes es necesario ser más precisos y en qué medida para conseguir la estabilidad requerida. Por último, se ha desarrollado un método de diseño de controladores para dichos sistemas. El método permite abordar problemas de diseño con especificaciones simultáneas de seguimiento de un modelo de referencia, representando bien características de la respuesta frecuencial deseada o especificaciones en el dominio del tiempo (cotas en el error de posición, sobreoscilación, tiempo de establecimiento, etc.), estabilidad interna, limitación de la energía de control y rechazo de perturbaciones.

Autor: NAVARRO LÓPEZ EVA M..
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .

Resumen: El propósito de la presente tesis es el estudio de la disipatividad en sistemas no lineales discretos. Dicho trabajo de investigación presenta nuevas contribuciones en la teoría de control no lineal discreto basado en disipatividad y en el estudio de las propiedades de sistemas disipativos no lineales. Los resultados conseguidos se dividen en tres objetivos principales: * La caracterización de sistemas disipativos múltiple entrada múltiple salida (MIMO) no lineales discretos de estructura general, lo que también se conoce como condiciones de Kalma-Yakubovich-Popov (KYP). Las condiciones de KYP ya existentes se extienden a una clase de sistemas disipativos discretos no lineales MIMO que son no afines en el control. La clase de sistemas disipativos estudiada se denomina disipatividad QSS. También se proporcionan condiciones necesarias y suficientes para la caracterización de sistemas conservativos QSS discretos no afines en el control. * El problema de disipatividad por realimentación en sistemas no lineales discretos. Se proponen dos formas de abordar dicho problema: * El problema de la disipatividad por realimentación a través de la relación fundamental de la disipatividad. Se da solución al problema de la disipatividad por realimentación para sistemas única entrada única salida (UEUS) discretos no lineales no afines en el control, mediante cuatro metodologías basadas en la igualdad fundamental de la disipatividad. Se proponen condiciones suficientes bajo las cuales la disipatividad por realimentación es posible. * El problema de pasivización mediante las propiedades del grado relativo y la dinámica cero del sistema no pasivo original. El problema de transformación de un sistema no pasivo a uno que lo es se resuelve mediante realimentación de estado para una clase de sistemas MIMO no lineales discretos afines en el control, usando las propiedades del grado relativo y la dinámica cero del sistema no pasivo original. Se puede considerar como una extensión al caso pasivo de los resultados ya existentes, referentes al problema de transformar un sistema que no es consecutivo a uno que lo es mediante realimentación de estado. * El problema de estabilización basado en disipatividad en sistemas no lineales discretos. El método de Modelo de Energía e Inyección de Armotiguamiento (MEIA) se extiende a sistemas generales no lineales discretos UEUS, además de analizar algunas de las propiedades de estabilidad de una clase de sistemas disipativos y de sistemas que se pueden transformar a disipativos por realimentación. También, se establecen condiciones suficientes bajo las cuales dichos sistemas son estabilizables. Otros objetivos secundarios han sido alcanzados, como son: el estudio del grado relativo y la dinámica cero de sistemas pasivos no lineales discretos, algunas conclusiones acerca de la conservación de la pasividad bajo la interconexión por retroalimentación negativa y la interconexión paralela, algunas notas acerca de la conservación y pérdida de la disipatividad y pasividad con el muestreo, además, las propiedades en el dominio de la frecuencia de los sistemas disipativos se usan y se relacionan con algunos de los criterios de estabilidad basados en la respuesta en frecuencia más importantes. También, los métodos de control basados en disipatividad diseñados se aplican al problema de regulación de un modelo discreto con interpretación física: un convertidor buck, para el que se mejora la respuesta en lazo abierto.

Autor: GIL MARTÍNEZ MONTSERRAT.
Año: 2001.
Universidad: PUBLICA DE NAVARRA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S. ING. INDUSTRIALES Y TELECOM. - UNIVERSIDAD PÚBLICA DE NAVARRA.

Resumen: Esta tesis se ha planteado ante la necesidad de conocer y cuantificar las dificultades en la síntesis de un único controlador que resuelva simultáneamente distintos objetivos de control realimentado en presencia de incertidumbre. Para ello, la teoría de realimentación cuantitativa (QFT) ha sido analizada con detalle, y en particular, los contornos QFT, que presentan los objetivos de control incluida la incertidumbre para cada frecuencia. Las especificaciones robustas de control, cuyos contornos representativos han sido estudiados, se han agrupado en cinco bloques: objetivos sobre la sensibilidad complementaria, sobre la sensibilidad, sobre la función de sensibilidad incluida la planta, sobre el esfuerzo de control, y por último, las especificaciones dobles sobre la sensibilidad complementaria que resuelven los servosistemas. Para cada uno de los requisitos de control anteriores, se ha deducido formalmente la influencia de la incertidumbre y del valor de especificación en la conformación de los contornos, así como en el nivel de exigencia que dichos contornos expresan. Así mismo, se ha establecido la existencia de tres tipologías distintas de contornos. En general, conforme las especificaciones son más exigentes o existe una mayor incertidumbre se ha demostrado la presencia de unos contornos más restrictivos. Entonces, la resolución del problema robusto multi-objetivo consiste en que, por un lado, exista compatibilidad entre los distintos contornos representativos de cada especificación robusta en cada frecuencia. Si los objetivos son alcanzables simultáneamente en cada frecuencia, en segundo lugar, debe poderse sintonizar un controlador único que satisfaga los contornos para todas las frecuencias. Tras el análisis de los contornos realizado, es posible responder formalmente a estas cuestiones. Como era de esperar, unos requisitos o una incertidumbre más complejos dificultan la existencia de solución. Gracias a la formulación desarrollada, antes del trazado de los contornos o de abordar diseño del controlador, es posible: predecir la compatibilildad o no de especificaciones robustas; determinar aquellas especificaciones dominantes; cuantificar los compromisos entre las distintas especificaciones para garantizar una solución asequible o obtener los máximos beneficios de la realimentación al mínimo "coste"; y cuantificar el modo de dividir una "excesiva" incertidumbre si se desean mayores beneficios de realimentación sin un elevado "coste", recurriendo a estructuras de control robusto-adaptativo.

Autor: EGAÑA SANTAMARINA IGOR.
Año: 2001.
Universidad: PUBLICA DE NAVARRA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.

Resumen: Tradicionalmente los procesos multivariables han sido tratados como una multiplicidad de sistemas monovariables. De este modo, las interacciones intrínsecas a los acoplamientos entre los lazos se han considerado como perturbaciones que afectaban a cada uno de dichos lazos simples. Con tales estructuras se perdía la posibilidad de utilizar los elementos no diagonales, desechando toda la información existente en el modelo de la planta sobre las perturbaciones de acoplamiento. Dentro del mareo de la teoría de control robusta QFT, se analiza de modo cuantitativo el efecto entre lazos, prestando una especial atención a los distintos papeles que desempeñan en el controlador de realimentación tanto los elementos diagonales como los no diagonales. Para ello, se propone una matriz como medida de acoplamiento, y como consecuencia de esta, una función de calidad del diseño de cada uno de los elementos no diagonales. Todo este desarrollo teórico justifica el uso de la técnica de diseño propuesta en l a presente tesis doctoral, que ha sido validada mediante su aplicación a dos procesos reales. Por una parte se ha diseñado el controlador robusto QFT de matriz completa para (un robot industrial SCARA cuyo modelo cumple satisfactoriamente las condiciones suficientes de aplicabilidad de la metodología de síntesis propuesta. La implementación y las -- experimentales han aportado datos que demuestran satisfactoriamente la eficacia del controlador de matriz completa. Por otra, se ha estudiado el caso de un intercambiador de calor de flujos cruzados, proceso que no cumple dichas condiciones suficientes de aplicabilidad de la metodología propuesta. No obstante, después de la implementación y experimentación de laboratorio se puede conducir que incluso en estos casos es posible obtener beneficio del -- robusto aportado por los controladores no diagonales.

Autor: SANCHIS SÁEZ JAVIER.
Año: 2001.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: INFORMÁTICA.
Centro de realización: E.T.S.I. INDUSTRIALES.

Resumen: El control predictivo basado en modelos o Model Predictive Control (MPC), no hace referencia al diseño concreto de un controlador sino más bien a un conjunto de ideas o características para el desarrollo de estrategias de control que, aplicadas en un mayor o menor grado, dan lugar a diferentes tipos de controladores con estructuras similares. El MPC es una de las técnicas de control que más se ha desarrollado en los ámbitos académicos e industrial en las últimas décadas debido sobre todo a su simplicidad y eficiencia. Sin embargo, no es fácil relacionar los parámetros de ajuste del controlador y las prestaciones del bucle cerrado. En este sentido, es importante diseñar algoritmos de control predictivo que granticen la estabilidad nominal del bucle cerrado, con tiempos de cálculo pequeños y con un significado claro de sus parámetros sobre las prestaciones del sistema o sobre el esfuerzo de control. La aportación fundamental de esta tesis está relacionada con la definición de un nuevo tipo de controlador predictivo, el PC-GPC, versión modificada de un GPC estándar. En este controlador se ha sustituido el factor de ponderación de la acción de control por un nuevo parámetro denominado número de componentes principales (NPC). La relación entre el nuevo parámetro (NPC) y algunos indicadores numéricos, como la norma del vector de acciones de control o el número de condición de la matriz dinámica G, hacen que su elección esté basada en criterios menos subjetivos que la ponderación de las acciones de control. Además, se ha analizado este tipo de controlador tanto en el ámbito de procesos SISO como MIMO, así como sus características de robustez y estabilidad. Por otro lados, se ha deducido un método de cálculo de un controlador PC-GPC para garantizar la estabilidad nominal de bucle cerrado, cuando el modelo conocido es exacto.