Projetos de controle discreto com modos deslizantes para sistemas sujeitos a atraso no controle

Abstract

Este trabalho propõe novas estratégias de controle discreto que utilizam preditores de estados. O enfoque principal do trabalho foi dado ao Controle Discreto com Modos Deslizantes aplicados em sistemas que possuem atraso no sinal de controle. As leis sugeridas são caracterizadas principalmente por sua simplicidade de implementação em dispositivos digitais e por proporcionar cálculos rápidos para gerar os sinais de controle. A motivação para essa pesquisa é devido ao amplo interesse do setor de controle e automação pelas influências dos atrasos, em suas diferentes formas, nos projetos de controle. Utiliza-se um preditor já consolidado na literatura em uma das estratégias proposta, enquanto que nas demais estratégias novos preditores são vistos com o objetivo de minimizar os efeitos degenerativos dos atrasos aos projetos. Os métodos de projeto propostos podem ser aplicados no controle de plantas estáveis ou instáveis com atraso no sinal de controle. Com o intuito de validar cada um dos controladores propostos, são apresentados resultados de simulações computacionais em um exemplo de sistema linear de ordem três, em um sistema linear que representa a suspensão ativa de um automóvel e em um sistema não linear que representa o sistema de um pêndulo invertido. No sistema de pêndulo invertido, que em malha aberta é de natureza instável, é proposto um algoritmo de detecção e acomodação automática de falha por atraso no sinal de controle. O presente trabalho mostra resultados satisfatórios mesmo com atrasos constantes e maiores que o período de amostragem, o que comprova a eficácia dos novos controladores

This work proposes new strategies of discrete-time control using state predictors. The main focus was the Sliding Mode Control applied to systems that present delay in the control sign. The suggested control laws are characterized by their simplicity of implementation in digital devices and provide a quick procedure to generate control signals. The motivation for this research is due to the wide interest in the automation and control areas for influences of several kinds of delays, in control projects. We use a predictor widely seen in the literature of the proposed strategies, while for other predictors new strategies are adressed to minimize the degenerative effects of delay in systems. The proposed design methods can be applied to the control of stable or unstable plants, with delay in the control signal. In order to validate each of the proposed controllers we present results of computer simulations for an example of a linear system of third order that represents the active suspension of a vehicle and a nonlinear system which represents an inverted pendulum. In the inverted pendulum system which is of unstable nature, we propose an algorithm for automatic detection and fault accommodation for delay in the control signal. The present work shows satisfactory results even with constant delays and larger sampling period, which proves the efficiency of the new controllers