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Robust Control approach for Multivariable Systems under Delays, Parametric Uncertainty and External Disturbances

Resumen

Esta disertación propone un nuevo esquema de control para sistemas multivariables con o sin retardos de tiempos, perturbaciones externas e incertidumbre paramétrica. La metodología de diseño combina el enfoque de control robusto para sistemas inciertos y el uso de observadores de alta ganancia para la estimación y atenuación de perturbaciones en línea. En la etapa de control feedback se propone el uso de controladores QFT, controladores PI robustos de 2 grados de libertad y controladores reset, con el fin de lograr especificaciones robustas de rendimiento y estabilidad en presencia de incertidumbre en los parámetros del modelo de planta. En la etapa de control feedforward se plantea el diseño de observadores GPI ya que debido a su característica de reconstrucción de variables de fase y estimación de un número finito de derivadas de la perturbación proporcionan propiedades de mitigación o rechazo de perturbaciones, seguimiento de trayectoria, rendimiento robusto y estabilización de salida. El esquema de control propuesto fue validado con éxito en un fotobiorreactor experimental disponible en la Universidad de Almería (España), en donde se obtuvo una mejora significativa en la precisión de la regulación del pH del cultivo de microalgas y, en consecuencia, una influencia positiva en la producción de biomasa. También se realizaron validaciones numéricas en modelos multivariables no lineales, que incluye un proceso de refrigeración de un ciclo, un modelo de turbina eólica marina disponible en la Universidad de Stuttgart (Alemania) y el modelo UVA/Pádova de la Universidad de Virginia (EEUU) para la regulación de glucosa en pacientes con diabetes Mellitus tipo 1. En todos los casos se verifica que el esquema de control propuesto presenta estabilidad y desempeño robusto a pesar de las perturbaciones externas, incertidumbre paramétrica y retardos de tiempo.