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

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dc.contributor.advisorVillamizar Mejía, Rodolfo
dc.contributor.authorCarreño Zagarra, José Jorge
dc.contributor.evaluatorSierra Bueno, Daniel Alfonso
dc.contributor.evaluatorCorrea Cely, Carlos Rodrigo
dc.contributor.evaluatorBorrás Pinilla, Carlos
dc.contributor.evaluatorGarzón Castro, Claudia Lorena
dc.contributor.evaluatorRamírez Neria, Mario
dc.date.accessioned2022-04-01T04:53:45Z
dc.date.available2022-04-01T04:53:45Z
dc.date.created2020
dc.date.issued2020
dc.description.abstractEsta 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.
dc.description.abstractenglishThis dissertation proposes a new control scheme for multivariate systems with or without time delays, external disturbances, and parametric uncertainty. The design methodology combines the robust control approach for uncertain systems and high-gain observers used to estimate and attenuate online disturbances. In the feedback control stage, the use of QFT controllers, robust PI controllers with 2 degrees of free-dom, and reset controllers are proposed to achieve robust performance and stability specifications in the presence of uncertainty in the plant model parameters. In the feedforward control stage, the design of observers is proposed since due to their characteristic of reconstruction of phase variables and estimation of a finite number of derivatives of the disturbance, they provide properties of mitigation or rejection of disturbances, trajectory tracking, performance robust and stabilizing output. The proposed control scheme was successfully validated in an experimental pho-tobioreactor available at the University of Almer´ıa (Spain). A significant improvement in the precision of the microalgae culture’s pH regulation is obtained; consequently, a positive influence in biomass production. Numerical validations are also performed on non-linear multivariable models, including a one-cycle cooling process, an offs-hore wind turbine model available at the University of Stuttgart (Germany), and the UVA / P´adova model from the University of Virginia (USA) for glucose regulation in patients with type 1 Diabetes Mellitus. In all cases, it is verified that the proposed con-trol scheme presents stability and robust performance despite external disturbances, parametric uncertainty, and time delays.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001429930
dc.description.degreelevelDoctorado
dc.description.degreenameDoctor en Ingeniería
dc.description.googlescholarhttps://scholar.google.com/citations?hl=es&user=ADbTY_gAAAAJ
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9972-5874
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9592
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programDoctorado en Ingeniería: Área Ingeniería Electrónica
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y Telecomunicaciones
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectControl robusto
dc.subjectRechazo activo de perturbaciones
dc.subjectObservadores GPI
dc.subjectSistemas inciertos
dc.subjectSistemas con retardo
dc.subject.keywordRobust Control
dc.subject.keywordActive Disturbance Rejection Control
dc.subject.keywordGPI Observers
dc.subject.keywordUncertain Systems
dc.subject.keywordTime-Delay Systems
dc.titleRobust Control approach for Multivariable Systems under Delays, Parametric Uncertainty and External Disturbances
dc.title.englishRobust Control approach for Multivariable Systems under Delays, Parametric Uncertainty and External Disturbances
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Doctorado
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