Dissertação

Investigação experimental de controle robusto aplicado ao problema de rastreamento de pêndulo invertido considerando incertezas politópicas

Este trabalho, tem como finalidade a investigação experimental de uma nova metodologia de controle robusto o qual leva em consideração incertezas politópicas, de modo a ser realizado um estudo de caso aplicado ao problema de rastreamento de um sistema de pêndulo invertido. Para o desenvolvimento da...

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Autor principal: Barreda, Adrian Eduardo Gonzalez
Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/6052398040138155, https://orcid.org/0000-0003-3806-7924
Grau: Dissertação
Idioma: por
Publicado em: Universidade Federal do Amazonas 2022
Assuntos:
ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA
Controle robusto
Incerteza politópica
LMI
Teorema de Kharitonov
Sistema de pêndulo invertido
Acesso em linha: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8745
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spelling oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-87452022-03-12T05:03:29Z Investigação experimental de controle robusto aplicado ao problema de rastreamento de pêndulo invertido considerando incertezas politópicas Experimental research of robust control applied to the inverted pendulum tracking problem considering polytopic uncertainties Barreda, Adrian Eduardo Gonzalez Medeiros, Renan Landau Paiva de http://lattes.cnpq.br/6052398040138155 http://lattes.cnpq.br/8081923559538095 Ayres Júnior, Florindo Antônio de Carvalho http://lattes.cnpq.br/1919442364965261 Araújo, Rodrigo Farias http://lattes.cnpq.br/2107906714409879 https://orcid.org/0000-0003-3806-7924 ENGENHARIAS: ENGENHARIA ELETRICA Controle robusto Incerteza politópica LMI Teorema de Kharitonov Sistema de pêndulo invertido Este trabalho, tem como finalidade a investigação experimental de uma nova metodologia de controle robusto o qual leva em consideração incertezas politópicas, de modo a ser realizado um estudo de caso aplicado ao problema de rastreamento de um sistema de pêndulo invertido. Para o desenvolvimento da técnica primeiramente é realizado um projeto de realimentação de estados baseados em desigualdades matriciais lineares (LMI) fazendo uso da minimização da norma 𝐻2, bem como do controlador misto 𝐻2/𝐻∞, objetivando proporcionar uma solução factível para os ganhos do controlador quando é considerado uma família de incertezas paramétricas no sistema dinâmico em questão decorrentes da variação de massa e comprimento da haste do pêndulo invertido, o que ocasiona uma deterioração de sua resposta dinâmica, bem como pode ocasionar instabilidade ao sistema. Em seguida, para o prosseguimento do projeto da metodologia proposta adota-se o sistema realimentado com os ganhos previamente calculados para o desenvolvimento de um projeto de um controlador na malha externa tendo como estrutura de controle o controlador proporcional-Integral (PI), este por sua vez é projetado fazendo uso do Teorema de Kharitonov e reescrevendo o problema como um problema programação linear objetivando garantir estabilidade robusta, bem como manter o desempenho robusto previamente projetado pela realimentação de estados. Por conseguinte, a aplicação das duas topologias de controle em cascata via LMI e projeto de otimização linear tem por finalidade garantir robustez e desempenho robusto ao sistema frente variações paramétricas no sistema de pêndulo invertido. Com o intuito de demonstrar a eficácia e robustez da metodologia proposta diversos testes em ambiente de simulação e experimental foram realizados. Os resultados apresentam que a metodologia proposta proporcionou ao sistema estabilidade robusta frente a uma família de incertezas, além disso garantiu um melhor desempenho dinâmico em comparação com outras metodologias. This work aims to investigate a new robust control methodology that takes into account polytopic uncertainties to carry out a case study applied to the tracking problem of an inverted pendulum (IP) system. For the proposed technique, firstly, a state feedback project based on linear matrix inequalities (LMI) is carried out, through the controller 𝐻2 norm, as well as the mixed 𝐻2/𝐻∞ control, aiming to provide a solution feasible for the controller’s gains, in the presence of parametric uncertainties, resulting from the system variation mass, which causes a deterioration of its dynamic response, as well as causing instability to the system. Then, adopted the state feedback gains obtained previously calculate to develop a controller’s project in an external loop, having the Proportional-Integral (PI) controller such as control structure, using Kharitonov’s theorem. Finally, the proposed methodology configuration is a cascade control structure that intertwines the internal control loop via a state-feedback LMI approach and an external loop via LP in a PI controller structure project, ensuring robustness and robust performance the presence of parametric variations in the IP system. Several tests in a simulation and experimental environment were carried out to demonstrate the proposed methodology’s effectiveness and robustness. The results show that the proposed methodology provided the system with robust stability given a family of uncertainties and better dynamic performance than other methodologies. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior 2022-03-11T17:55:51Z 2020-12-21 Dissertação BARREDA, Adrian Eduardo Gonzalez. Investigação experimental de controle robusto aplicado ao problema de rastreamento de pêndulo invertido considerando incertezas politópicas. 2022. 108 F. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2020. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8745 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
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