Maestría en Ingeniería Electrónica

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Browsing Maestría en Ingeniería Electrónica by browse.metadata.advisor "Alzate Castaño, Ricardo"

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    análisis de técnicas de control basado en pasividad para manipular el comportamiento de circuitos convertidores de potencia cc-cc
    (Universidad Industrial de Santander, 2016) Vega Perez, Carlos Jesus; Alzate Castaño, Ricardo; Sierra Bueno, Daniel Alfonso
    Se presenta la formulación y análisis de técnicas de control basado en pasividad para regular la tensión de salida en circuitos convertidores de potencia DC-DC. Empleando la propiedad de pasividad de los sistemas físicos, se muestra la manera de establecer reglas para determinar la forzante óptima que minimiza la energía requerida para satisfacer un objetivo de control. Esta idea es mostrada en términos generales para un sistema constituido por una masa acoplada a un resorte sin fricción, con solución explícita a través del denominado regulador lineal cuadrático. Posteriormente, se aborda el problema de control óptimo de un convertidor CC-CC elevador que, siendo de naturaleza no lineal, implica resolver el problema de optimización mediante una técnica alternativa denominada control óptimo inverso. Asimismo, se verifica a partir de una función de energía de Lyapunov la relación entre la optimalidad y la pasividad del sistema controlado, con evidentes implicaciones de estabilidad. Las leyes de control son verificadas a través de simulación de modelos matemáticos y mediciones experimentales en laboratorio, empleando una metodología para implementación de algoritmos a partir de simulación de se˜nal mixta. A través de estos desarrollos fue posible verificar la reducción en el esfuerzo de control por parte de las técnicas basadas en pasividad comparadas con un controlador convencional. Como trabajo futuro se propone la extensión de los resultados presentados a circuitos inversores de potencia y al control de flujos de carga en sistemas eléctricos de mayor escala.
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    Control por modos deslizantes para un modelo simplificado del proceso de incineración de residuos sólidos
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Muñoz Suarez, Sergio Fabian; Alzate Castaño, Ricardo; Martínez Morales, Jairo René
    El presente documento aborda el problema de controlar la din´amica de un modelo simplificado para incineraci´on de biomasa, a partir de t´ecnicas de control robusto en el espacio de estados para compensar variaciones param´etricas. Tomando como referencia el modelo formulado por [36] en t´erminos de ecuaciones diferenciales ordinarias para describir la din´amica de un incinerador de residuos s´olidos de tipo biomasa, se realiza ajuste de par´ametros del modelo a datos generados empleando un simulador compatible con el fen´omeno f´ısico. Dicho procedimiento correspondi´o con un algoritmo de m´ınimos cuadrados recursivos, aplicado sobre el error de estimaci´on en r´egimen permanente para las variables relevantes del proceso, determinando a su vez las condiciones nominales de operaci´on. Posteriormente, se analiz´o el comportamiento del sistema ante perturbaciones aplicadas en la humedad de la biomasa bajo la acci´on de controladores PID semi-global (empleando ganancias programadas) y de linealizaci´on por realimentaci´on, siendo esta ´ultima vulnerable ante una perturbaci´on adicional sobre el poder calor´ıfico del combustible. Por tanto, fue necesario complementar dicha t´ecnica a trav´es del dise˜no e implementaci´on de una acci´on de control multivariado por modos deslizantes, generando robustez e incremento en la capacidad de respuesta del sistema controlado en un modo global y estable. Al final del documento se compara la repuesta din´amica del sistema seg´un las diferentes estrategias de control ante perturbaciones seleccionadas y variaciones param´etricas. Trabajo complementario incluye la utilizaci´on de combusti´on controlada de biomasa para efectos de cogeneraci´on energ´etica a partir de motores de combusti´on externa.
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    Controladores híbridos y sus aplicaciones en regulación de circuitos convertidores de potencia cc-cc
    (Universidad Industrial de Santander, 2014) Florez Vargas, Julio Andelfo; Alzate Castaño, Ricardo
    Se presenta el modelado de circuitos convertidores de potencia mediante representaciones híbridas, a partir de la interacción entre campos vectoriales continuos y eventos discretos. Se propone una nomenclatura basada en conjuntos, para definir los elementos continuos y discretos del modelo, considerando su unión como la correspondiente trayectoria solución. Adicionalmente, este enfoque es empleado para modelar la dinámica de un sistema Bouncing-ball y un circuito convertidor de potencia tipo Buck. Posteriormente se aborda el control encendido-apagado, como un modelo híbrido a través de la deformación parámetrica hacia infinito de la ganancia de lazo en un controlador proporcional. Se analiza el comportamiento de los modelos a partir de simulación numérica en MATLABr y OrCAD-Cadencer. Posteriormente se verifican las predicciones analíticas mediante medidas experimentales de laboratorio, a partir de las cuales se concluye que la ganancia de lazo que en la práctica replica el comportamiento híbrido del controlador encendido-apagado, está restringida a limitaciones de ancho de banda en los dispositivos circuitales empleados. Finalmente se propone una topología de inversor basada en convertidores CC-CC tipo Boost, con un correspondiente control híbrido por modos deslizantes, presentando un adecuado desempeño ante la acción de perturbaciones, mediante simulación numérica.