info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Control robusto de sistemas mecánicos con restricciones unilaterales
Control of mechanical systems with unilateral constraints
Autor
Raúl Rascón Carmona
Institución
Resumen
El presente trabajode tesis aborda el problema de regulación de posición o fuerza en sistemas mecánicoscon restricciones en la posición, asegurando un desempeño e?ciente aún cuandoexistan perturbaciones externas, variaciones paramétricas, fricción o medicionesincompletas de los estados. Los sistemas considerados se describen por unconjunto de ecuaciones diferenciales ordinarias que representan la dinámicasuave, una condición algebraica dependiente de la posición, más perturbacionesexternas y fricción. Dadas estas consideraciones, para resolver el problema se diseñancontroladores que sean capaces de alcanzar el objetivo de regulación de posicióno fuerza a pesar de perturbaciones externas, variación de parámetros, friccióny medición incompleta de los estados, viéndose los efectos de estos elementosabsorbidos o minimizados por el controlador. El objetivo general es el diseñode controladores robustos para estos mecanismos. Se resuelve el problemamediante la aplicación de tres técnicas especí?cas: la primera consiste en la solucióndel problema de control H8 extendido a sistemas lineales y no linealesinvariantes en el tiempo con restricciones en la posición. La segunda es la teoríade control por modos deslizantes para resolver el problema de regulación enmecanismos con restricciones en la posición. Como tercera opción se diseña uncontrolador combinando las dos metodologías mencionadas anteriormente. Secomplementará el trabajo con simulaciones numéricas y experimentos con circuitoselectrónicos y sistemas mecánicos. This thesis deals with the position/force regulation problem for mechanical systems under constraints in the position assuming external disturbances, parameter variations, friction, and incomplete and imperfect state measurements. These class of systems are described by a set of ordinary di?erential equations (ODE) that represents a smooth dynamics, an algebraic condition depending on position, as well as other terms as external disturbances and friction. Given these considerations, to solve the problem some controllers capable of dealing with the regulation objective are designed, in spite of external disturbances, parameter variations, friction, and incomplete state measurements, all these mentioned factors are absorbed or minimized by the control. The general objective in this thesis is to design robust controllers for these mechanisms. The problem is solved trough the application of three techniques. The ?rst technique, uses the H8 control methodology extended to invariant-time linear systems and invarianttime non linear systems, both of them with position constraints. The second one is the sliding mode control theory, used to solve the regulation problem in mechanical systems with constraints in the position. As a third option it is proposed a controller which combines the two techniques mentioned above. Performance issues of the above mentioned controllers are presented with numerical simulations, and experiments trough electronic circuits and mechanical platforms.
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