Esta tesis trata de la aplicación del control adaptativo con modelo de referencia en paralelo para la linealización de un amplificador de potencia y del uso de la propiedad de la pasividad (hiperestabilidad) en el diseño de la ley de adaptación correspondiente. Como resultado de nuestra investigación diseñamos un linealizador de complejidad comparable o inferior a la de otros esquemas de linealización actualmente en uso que está en grado de reducir la distorsión AM/AM y AM/PM con una prestación comparable o superior.Si bien el concepto de pasividad ha sido estudiado en el campo de la Teoría de Control, no había sido realizado hasta ahora un estudio en detalle para su aplicación concreta en la linealización de amplificadores de potencia en radiofrecuencias (RF), considerando tanto la distorsión de fase como la de amplitud.Nuestra aportación es, ciertamente, haber aplicado la teoría del control adaptativo y el concepto de la pasividad en forma Cartesiana a la solución del problema de la linealización de amplificadores de potencia operando en RF, asunto en el que tal aplicación resulta inédita, y haber obtenido un linealizador novedoso con unas prestaciones elevadas en comparación con otras técnicas de linealización bien afianzadas.Esta tesis está dividida en 7 capítulos. En el primer capítulo se presenta una perspectiva general del problema y se establecen los objetivos general y específicos de la investigación.En el capítulo 2 caracterizamos formalmente las señales de entrada y salida del amplificador de potencia, describimos los formatos de modulación digital que conciernen al problema y tratamos el asunto del modelo de las alinealidades de un amplificador de potencia. En el capítulo 3 presentamos los antecedentes del problema: describimos en modo suscinto las diferentes técnicas de linealización que han sido desarrolladas hasta la fecha: anticipativo (feedforward), predistorsión, realimentación (feedback), EE&R, LINC y CALLUM.En el capítulo 4 desarrollamos los conceptos teóricos relativos a los sistemas analógicos disipativos, y al subconjunto de sistemas pasivos, sin pérdidas (hiperestables) y estrictamente pasivos (asintóticamente hiperestables). Definimos, también, el problema de los sistemas de control adaptativo con modelo de referencia.En el capítulo 5 aplicamos los conceptos teóricos presentados en el capítulo 4 y diseñamos un linealizador para amplificadores de potencia. En este capítulo probamos con diferentes combinaciones de leyes de adaptación para linealizar un amplificador de potencia que presenta distorsión de amplitud y, luego, distorsión de fase. Finalmente proponemos varias estructuras para la implementación física del linealizador. De entre estas estructura una es analizada en detalle.En el capítulo 6, usando como banco de pruebas (benchmark) los datos experimentales de un amplificador de potencia para aplicaciones en 28 GHz, sometemos a prueba nuestro linealizador y lo contrastamos con otros esquemas de linealización (cartesian feedback} y feedforward), en el mismo escenario, y comprobamos que el rendimiento del linealizador diseñado es superior. En el capítulo 7, finalmente, presentamos nuestras conclusiones y ofrecemos algunas alternativas para futuras investigaciones en esta área. / This thesis deals with the use of the parallel model reference adaptive control to the RF power amplifier's linearization problem, by exploiting the use of the passivity (hyperstability) property in the design of the corresponding adaptation law.As a result of our investigation, we obtain a linearizer structure with comparable or inferior complexity to that of other linearization techniques currently in use, and which is capable of reducing the AM/AM and AM/PM distortion with a comparable or superior performance.Although the concept of passivity has been studied in the field of the Control Theory, up to now it had not been carried out a detailed study for its application to the linearization of power amplifiers (PA) at radio frequencies (RF), considering both the phase and the amplitude distortions.Our contribution is the study of the application of the Adaptive Control Theory and the concept of the Passivity in Cartesian form to the solution of the RF power amplifier linearization problem, matter up to day unpublished, and the proposal of a novel linearizer with high performance in comparison with other well consolidated linearization techniques.This thesis is divided in 7 Chapters. In the first Chapter it is presented a general perspective of the problem, and both the global and the specific objectives of the investigation are settled down.In Chapter 2 we characterize the power amplifier input and output signals formally, we describe the digital modulation formats that concern to the problem and we treat the matter of the PA nonlinearities modelling.In Chapter 3 we present the problem antecedents: we describe in concise way some different linearization techniques that have been developed so far: feedforward, predistortion, feedback, EE&R, LINC and CALLUM.In the chapter 4 we develop the theoretical concepts relative to analog dissipative systems, and to the subset of passive systems, lossless (hyperstables) and strictly passive (asymptotically hyperstables). We define, also, the problem of the model reference adaptive control systems.In Chapter 5 we apply the theoretical concepts presented in Chapter 4 and we design a power amplifier linearizer. In this chapter we prove different adaptation laws combinations for linearizing a PA that exhibits amplitude distortion and, moreover, phase distortion. Finally, we propose several structures for the physical implementation of the linearizer. Among these structures one is analyzed in detail.In Chapter 6, using as benchmark the experimental data of a power amplifier for applications at 28 GHz, we test our linearizer and we contrast it with other linearization schemes (Cartesian feedback and feedforward), at the same scenario, and we check theperformance of the designed linearizer. In Chapter 7, finally, we present our conclusions and we offer some alternatives for future investigations in this area.

En esta tesis doctoral se aborda el estudio de la aplicación de nuevas técnicas de control como el control basado en lógica borrosa y el control robusto H a la regulación de sistemas conmutados continua-continua. Más concretamente, se particulariza el estudio y la aplicación práctica a la regulación del convertidor conmutado elevador "boost", cuya representación promediada ofrece una respuesta dinámica no lineal y una respuesta de fase no mínima al estudiar su modelo lineal alrededor del punto de equilibrio. El espíritu que ha acompañado a la realización de este esta tesis ha sido la mejora de las prestaciones dinámicas en la regulación de la tensión de salida del convertidor teniendo en cuenta siempre la necesidad de utilización de circuitos electrónicos convencionales en la implementación de las leyes de control diseñadas utilizando las dos técnicas de control anteriormente expuestas. De esta manera se pretende mejorar la respuesta dinámica del convertidor en comparación a las técnicas tradicionales de control sin incrementar el coste de la implementación. Para ello, se han diseñado diferentes estrategias de control, que previamente han sido simuladas para verificar los resultados previstos en la etapa de diseño y posteriormente la etapa de implementación ha verificado que estos resultados obtenidos por simulación eran viables a partir de una implementación con dispositivos electrónicos convencionales. / Application of novel control techniques like fuzzy logic control and H robust control in order to regulate DC-DC switching systems have been studied in this thesis. Particularly, we have made the analysis and experimental implementation applied to the boost DC-DC switching converter, whose averaged representation offers a no lineal dynamic response and a small-signal model around equilibrium point with a non minimum phase characteristic. One restriction which has been added to this application is about the obligatory use of conventional electronics devices in the implementation of the regulators obtained by application of fuzzy logic or H control. The objective of this restriction is to improve the dynamic response of the converter compared with traditional controlled converters without increment the implementation cost. In order to reach it, we have designed different strategies of control that have been previously simulated to verify predicted results in the design stage. Experimental results validate theoretical predictions and simulated results and improve dynamic response of the boost converter when are compared with those obtained using current peak control and sliding mode.

El objetivo de este trabajo es estudiar la viabilidad de utilizar, en la práctica clínica, métodos de medida mínimamente invasivos y no invasivos para contribuir al diagnóstico del infarto de miocardio y del rechazo de transplante, a partir de la medida de espectroscopia de impedancia eléctrica (EIE) obteniendo un estimador cuantitativo que nos permita conocer el estado del tejido de miocardio.Para conseguir este objetivo, la tesis se ha dividido en tres fases dependiendo del grado de invasividad del método de medida empleado. La primera fase consistió en obtener las características eléctricas pasivas del tejido de miocardio, en tres estados: sano, isquemia aguda y cicatriz, a partir de medidas invasivas no transmurales, método a 4 electrodos con electrodos de aguja, y medidas invasivas transmurales, método a 3 electrodos con un catéter intracavitario. Estableciendo las diferencias entre cada estado del tejido de miocardio para cada uno de los métodos de medida. A partir de estas medidas, y conociendo que era viable utilizar un método transmural para diferenciar el estado del tejido de miocardio, pasamos a la segunda fase. En esta fase construimos un modelo 3D de elementos finitos (EF) de una sección del tórax, que nos predijera la magnitud de los cambios que se podían esperar debido a la presencia de una cicatriz o de una isquemia aguda, además del efecto de movimiento y desplazamiento del catéter dentro de la cavidad. Así mismo, establecer las especificaciones del equipo de medida a utilizar. Para validar las simulaciones se realizaron experimentos in vitro tanto con solución salina-agar y tejido de miocardio. Una aplicación en la práctica clínica fue realizar medidas de EIE en un grupo de pacientes sanos y otro grupo de pacientes con transplante de corazón, para establecer la viabilidad de la técnica en la detección del rechazo de transplante agudo. En la tercera fase, se ha utilizado el modelo 3D de EF del tórax para optimizar la posición de 4 electrodos superficiales para la detección de una isquemia aguda. El modelo se simuló con una inyección de corriente detección de tensión adyacente-adyacente para una configuración de 16 electrodos que permitiera obtener las matrices de transimpedancia correspondientes y aplicar un algoritmo de optimización.A partir de todos los resultados obtenidos, podemos establecer que las medidas de impedancia eléctrica, y principalmente su fase, es una herramienta que permite monitorizar eventos fisiológicos y caracterizar estados fisiopatológicos del tejido como la isquemia aguda, la cicatriz e incluso el rechazo en corazones transplantados. Esta caracterización es más fácil con medidas invasivas pero también es posible mediante medidas mínimamente invasivas utilizando catéteres intracavitarios siempre que se realice una calibración adecuada que permita reducir los artefactos presentes en las medidas. El estudio con modelos matemáticos de las técnicas no invasivas ha demostrado que, con cuatro electrodos superficiales, la caracterización del tejido con isquemia aguda requeriría unas prestaciones que no son factibles con la tecnología disponible actualmente. Por lo tanto, las líneas de trabajo futuro deben enfocarse en diseñar un sistema cuya resolución y precisión permita realizar medidas de caracterización y monitorización del estado del tejido de miocardio on line. Y de esta forma tener una técnica atractiva en el ambiente hospitalario para monitorizar el tejido en la evolución del infarto de miocardio, en los procesos de ablación y en las biopsias endomiocárdicas de transplante de corazón. / The aim of this work is to study the viability to use minimally invasive and non invasive measurement methods, in the clinical environment, to contribute to the diagnosis of myocardium infarct and transplant rejection. We have used electrical impedance spectroscopy (EIS) measurements in order to obtain a quantitative estimator to know the state of the myocardium tissue. In order to achieve this objective, the thesis has been divided in three phases depending on the degree of invasivity of the measurement method used.The first stage consists on obtaining the passive electrical characteristics of the myocardium tissue, in three states: healthy, acute ischemia and scar. The invasive measurements are non transmural and transmural. The non transmural measurements are done with the 4 electrode method using needle electrodes, and transmural measurements are done with the 3 electrode method using an intracavitary catheter. It has been established in this stage the differences between each tissue state of the myocardium and for each measurement method. The second stage started with the viability of the transmural method results of the first stage to differentiate the myocardium tissue state. In this stage we constructed a 3D finite element model of a thorax section. This model was used to predict the changes in magnitude that could be expected due to the presence of an acute ischemia or scar, including the effect of movement and displacement of the catheter within the cavity. Also, it has been established the specifications of the measuring equipment to use. In order to validate the simulations, in vitro experiments with saline solution-agar and myocardium tissue were made. It has been also done measurements in a group of healthy patients and another group of patients with heart transplant, in a clinical environment, to establish the viability of the technique in the detection of the rejection of acute transplant. In the third stage, the 3D thorax model has been used to optimize the position of 4 superficial electrodes for the detection of acute ischemia. The model was simulated with a current-injection and voltage-detection with the adjacent-adjacent technique, for a configuration of 16 electrodes that allowed to obtain the transimpedance matrices and to apply an optimization algorithm. From all the obtained results, we can establish that the measurements of electrical impedance, and mainly its phase angle, is an estimator for monitoring physiological events and to characterize physiopatological states of the tissue as acute ischemia, scar and even the rejection in transplanted hearts. This characterization is easier with invasive measurements but also it is possible by means of minimally invasive measurements using intracavitary catheters whenever a suitable calibration is made to reduce the artefacts present in the measurements. The study with mathematical models of the noninvasive techniques has demonstrated that, with four superficial electrodes, the characterization of the acute ischemia tissue would require performances that are not feasible with the technology available at this moment. Therefore, the lines of future work must focus on designing a system whose resolution and precision allows us to make measurements to characterize and monitor the myocardium tissue state on line. It would be possible to have an attractive technique, in the hospital environment, to monitor the evolution of the tissue in a myocardium infarct, in ablation processes and in endomyocardial biopsies of heart transplant.

El objetivo principal de la tesis es la aplicación del método de control directo del par para un motor de inducción utilizando inversores de diferentes estructuras que parecen ofrecer algunas ventajas, bajo ciertas condiciones, y que aún no han sido utilizados para el desarrollo de esta técnica de control.La idea y el tema de la tesis surgieron de la gran importancia del método control directo del par (DTC), que últimamente se planteó como estrategia alternativa del control vectorial debido a ciertas ventajas frente a este último. Por este motivo, y animados por el éxito logrado por el DTC, se quiere contribuir a un aumento del mismo utilizando varias topologías de inversores que amplíen o extiendan el área de aplicación de los accionamientos basados en el mismo en un rango que vaya desde bajas potencias hasta las potencias medianas. Aunque los objetivos principales de aplicar el DTC son obtener un accionamiento de comportamiento dinámico alto y buen funcionamiento durante el régimen estático, no obstante los requisitos de funcionamiento en el rango de las bajas potencias no son los mismos que aquellos de potencias medianas. En el rango de las bajas potencias, el coste total del conjunto del accionamiento (inversor - motor - circuitos de control) es un factor muy importante. Especialmente con las normas europeas que obligan a los fabricantes de inversores a mejorar la utilización de la red por ejemplo, limitando la tasa de distorsión armónica, y mejorando el factor de potencia, con lo cual se sustituyen el rectificador pasivo (diodos) por un rectificador activo (transistores), lo que aumenta el coste del accionamiento. Evidentemente, cualquier ahorro en el coste del inversor y los sensores permitirá la aplicación del DTC en gran escala. Por tanto, se ha elegido un inversor de cuatro interruptores (B4) que permite disminuir el coste del inversor y su circuito de control. Reduciendo también el número de sensores utilizados en el sistema. Esta técnica es nueva para este tipo de inversor, ya que el DTC nunca se había realizado basado en este esquema de inversor. Los estudios realizados en esta tesis mediante la simulación y sus validaciones experimentales han probado el buen comportamiento dinámico y estático del accionamiento.De otro parte, en el rango de potencia mediana (10 kW-100 kW) la aplicación del DTC esta limitada por la frecuencia de conmutación. La exigencia de una frecuencia de conmutación elevada hace aumentar las pérdidas de conmutación a través los interruptores del inversor. Los problemas generados por la conmutación rígida impiden subir la frecuencia de conmutación por encima de unos pocos cientos de hertz. Por ello, si el algoritmo del DTC se aplica teniendo en cuenta la limitación de la frecuencia de conmutación a estos pequeños valores, su comportamiento será bastante malo generando una distorsión en las formas de las ondas del par y del flujo, lo que a su vez se refleja en la velocidad y en las corrientes del motor. Para evitar estos problemas sería más conveniente utilizar un inversor resonante, pero también éste tiene algunos inconvenientes. En la tesis, se propone utilizar un inversor de tipo cuasi-resonante que tiene las ventajas de inversor resonante y las ventajas del inversor de conmutación dura. En tal caso, se conmutan los interruptores bajo la condición de cero tensión (ZVS) bajando al mínimo las pérdidas de conmutación lo que finalmente permite aumentar la frecuencia de conmutación hasta valores elevados del orden de 10 kHz. Además, la utilización de este tipo de inversor ofrece algunas ventajas como:- Limitar la dv/dt de la tensión que alimenta el motor, por tanto las corrientes de fugas parásitas se disminuyen, reduciendo la degradación o el envejecimiento de los aislantes de los devanados y de los cojinetes de la máquina, prolongando su vida útil.- Bajar el nivel de las interferencias electromagnéticas.- Reducir el tamaño de los radiadores de calor necesarios.Se ha diseñado y construido un inversor cuasi-resonante con los correspondientes circuitos de control para aplicar el DTC a los accionamientos de baja potencia. Además, se han desarrollado dos circuitos de resonancia. Los resultados obtenidos por simulación y los ensayos experimentales han probado el buen comportamiento de estos circuitos. En cuanto a la escritura de la tesis, esta estructurada en los ocho capítulos siguientes:Capítulo 1: Presenta el estado del arte relacionado al tema de la tesis.Capítulo 2: Estudio introductorio en el que se presenta el control directo del par mostrando sus respectivas, ventajas e inconvenientes. Capítulo 3: Se hace un repaso de las estrategias de control utilizadas en el caso de un inversor de cuatro interruptores, empezando con las estrategias básicas hasta llegar a la estrategia del DTC propuesta en esta tesis. Además, se muestran los resultados de las simulaciones con las diferentes estrategias de control.Capítulo 4: Se explica el funcionamiento del inversor cuasi-resonante, mediante un ejemplo de circuito de resonancia. Además se plantea otro circuito que se ha modificado para mejorar la respuesta y el funcionamiento del inversor. También, se presenta el sistema del DTC basado en este tipo de inversor. Capítulo 5: Se estudia el efecto del cambio de la resistencia del estator sobre el comportamiento del DTC. Además, se presentan algunos métodos para estimar el valor actual de la resistencia del estator durante el arranque y también durante el funcionamiento en régimen permanente.Capítulo 6: Se muestran los resultados experimentales obtenidos del desarrollo de los sistemas propuestos bajo varias condiciones de funcionamiento.Capítulo 7: Se presentan y discuten las conclusiones, y se proponen trabajos a realizar en el futuro.Capítulo 8: Incluye la bibliografía.

El desarrollo de esta tesis se centra en el estudio del sincronizado de actuadores lineales oleohidráulicos mediante válvulas divisoras de caudal.La mayoría de los estudios dedicados al análisis del comportamiento dinámico de una válvula divisora plantean las ecuaciones de estado (sistema de ecuaciones diferenciales no lineales) y las integran aplicando un método clásico de integración, tal como, Runge-Kutta. Otros utilizan programas comerciales de simulación, tales como el Bathfp, Simulink, etc. En cualquier caso, el objetivo de todos ellos es demostrar la viabilidad de determinados métodos y códigos para la modelización. En ninguno de ellos se profundiza en la evaluación de parámetros o variables de diseño.Acorde con todo lo anterior, los objetivos básicos de esta tesis se han centrado en la simulación mediante bond graph del comportamiento dinámico de las válvulas divisoras de caudal de doble funcionalidad con sistema antibloqueo al final de carrera de los actuadores, atendiendo al estudio de la influencia de las variables de diseño más importantes.Con esta metodología, se dispuso de una valiosa herramienta para simular, evaluar, predecir y plantear nuevos diseños de válvulas divisoras de caudal. Para la explotación sistemática de los modelos propuestos ha sido necesario desarrollar toda una serie de actividades experimentales con la finalidad de validarlos.Las conclusiones más destacadas son:La disposición de orificios en serie es la mejor configuración posible para el diseño de las válvulas divisoras/integradoras de caudal. El modelo de simulación desarrollado para la válvula divisora de caudal permite contemplar en un solo bond graph los dos modos de funcionamiento (unidad divisora/integradora), acoplable como submodelo a cualquier modelo jerárquicamente superior que represente un circuito real. Para valorar la precisión de las válvulas divisoras/integradoras de caudal se requiere considerar dos aspectos: el comportamiento dinámico del compensador de carga y el papel de las tolerancias de fabricación de las piezas con movimiento relativo, no solo en valor absoluto, sino también en valor relativo, es decir, nivel de simetría real del prototipo una vez fabricado.El dimensionado de los orificios principales fijos (chicles) definen el caudal nominal de la válvula, o rango útil de caudales. El nivel de precisión es directamente proporcional a la sección efectiva de estos chicles. Sin embargo reducir estas secciones impide mantener una aceptable caída de presión dentro del intervalo de caudales para el cual ha sido diseñada la válvula.El nivel de precisión es inversamente proporcional al cuadrado del diámetro de la corredera del compensador de carga, y se ve afectado ligeramente por el tamaño de los orificios de amortiguación.Para cargas simétricas, si el nivel de fugas es idéntico en ambas ramas, se produce un error de división de caudal nulo. Y el error absoluto entre desplazamientos de los cilindros, también, es nulo.Si los niveles de fugas son significativos y diferentes en ambas ramas, el error de división de caudal es apreciable y en consecuencia, el error absoluto entre desplazamientos de los actuadores aumenta con el tiempo.Para cargas asimétricas, si el nivel de fugas es idéntico en ambas ramas el error de división de caudal se compensa al cabo de un tiempo, y el error absoluto entre desplazamientos de los cilindros se mantiene constante (error caudal), una vez compensado el error de división de caudal. Sin embargo, la magnitud del error absoluto entre desplazamientos es proporcional al nivel de las fugas.Si el nivel de fugas es diferente en ambas ramas, el error de división de caudal tiende a compensarse, pero la influencia de la magnitud de las fugas en combinación con el estado de las cargas puede favorecer o desfavorecer el error absoluto de desplazamientos de los cilindros. / The development of this thesis is centered on the study of synchronization of hydraulic linear actuators by means of proportional flow divider-combiner valves.Most of the studies dedicated to the analysis of the dynamic behaviour of a flow divider valve raise the equations of state (system of nonlinear differential equations) and integrate them by applying a classic method of integration, such as, Runge-Kutta. Others use commercial simulation programs, such as the Bathfp, Simulink, etc. Even though the objective of all of them is to demonstrate the viability of certain methods and codes for their modelling, none of them deepen the evaluation of parameters or design variables.In agreement with the above, the basic objectives of this thesis have been centered on the simulation by means of the Bond graph method, of the dynamic behaviour of the flow divider-combiner valves of double functionality with system antiblockade at the end of the stroke of the actuators.With this methodology, it was a valuable tool to simulate, evaluate, predict and raise new designs for flow divider valves.For the systematic operation of the proposed models it has been necessary to develop a series of experimental activities with the purpose of validating them. The most outstanding conclusions are:The disposition of orifices in series is the best possible configuration for the design of the flow divider-combiner valves.The simulation model developed for the flow divider-combiner valve allows the analysis in a single Bond graph of both ways of operation (divider-combiner unit). It can be connected as a submodel to any hierarchically superior model that represents a real circuit.In order to value the precision of the flow divider-combiner valve it is necessary to consider two aspects: the dynamic behaviour of the load compensator and the influence of the manufacturing tolerances of the pieces with relative movement. However, both the single movements in absolute and relative valves must be considered.The sizing of the fixed primary holes defines the nominal flow rate of the valve, or the useful range of flows. The level of precision is directly proportional to the effective section of these holes. Nevertheless, reducing these sections prevents an acceptable drop in pressure within the interval of flow rate for which the valve has been designed.The level of precision is inversely proportional to the square of the diameter of the track of the load compensator, and it is affected slightly by the size of the damping orifices.For symmetrical loads, if the level of leakage is identical in both directions, a division error of zero flow takes place. The absolute error between displacements of the cylinders is also zero.If the leakage levels are significant and different in both directions, the flow error of the flow division is considerable and consequently, the absolute error between displacements of the actuators increases with time.For asymmetric loads, if the level of leakage is identical in both directions, the flow division error is compensated after a time and the absolute error between displacements of the cylinders stays constant (error of great flow), once flow division error is compensated. Nevertheless, the magnitude of the absolute error between displacements is proportional to the level of the leakage.If the level of leakage is different in both directions, the flow division error tends to be compensated, but the influence of the magnitude of the leakage in combination with the state of the loads can favour or work against the absolute error of displacements of the cylinders.

Las centrales hidroeléctricas, como sistemas reales, tienen un comportamiento no lineal. Con el objetivo de diseñar controladores para turbinas, fue una práctica normal en el pasado considerar o simplificar estos comportamientos no lineales linealizando en un punto de operación las ecuaciones diferenciales que representan la dinámica de la central hidroeléctrica. La principal motivación de esta tesis nace como consecuencia y la necesidad de mejorar y optimizar las respuestas dinámicas de las plantas hidroeléctricas, considerando estos comportamientos no lineales, conduciendo a modelos dinámicos más realistas del sistema de la turbina hidráulica, además, desarrollar y diseñar controladores más eficientes. Esta tesis considera en general el caso de sistemas de operación aislados, este es el caso de una central hidroeléctrica alimentando una carga aislada. En esta tesis se cubren dos objetivos principales: 1) Profundizar el Conocimiento de los Modelos de Sistemas Hidroeléctricos, 2) Diseñar Controladores a Partir de Modelos Probados.Profundizar el Conocimiento de los Modelos de Sistemas HidroeléctricosEste objetivo consiste en desarrollar un análisis comparativo de diferentes modelos de centrales hidroeléctricas aplicados al control de la velocidad de giro de la turbina, y proponer nuevos modelos. Con este propósito se utilizan parámetros tomados de diferentes centrales hidroeléctricas referenciadas en la bibliografía. Además, se propone la identificación de la central hidroeléctrica de Susqueda (Río Ter, Girona) usando estos modelos previamente refinados. Un paso previo muy importante para el diseño de un controlador es obtener un modelo dinámico de un sistema hidráulico confiable.Diseñar Controladores a Partir de Modelos ProbadosEl segundo objetivo es el desarrollo y diseño de controladores de la frecuencia (velocidad de giro) para centrales hidroeléctricas usando técnicas de control no lineal basadas en técnicas de la geometría diferencial y de la función de Lyapunov. En ambos casos los controladores son diseñados a partir de modelos de sistemas hidráulicos no lineales. Los resultados demuestran que usando dos funciones de coste, los controladores no lineales mejoran el comportamiento dado por los clásicos controladores PID entre un veinte y un doce por ciento, y con respecto a un controlador Gain Scheduling la mejora es entre un quince y un doce por ciento. / Hydroelectric power plants, like real systems, have nonlinear behaviour. In order to design turbine controllers, it was normal practice in the past to consider or simplify these nonlinear behaviours by linearizing at an operating point the differential equations that represent the dynamics of the hydroelectric plant. The main motivation of this dissertation was born as a consequence and necessity of improving and optimising the dynamic responses of hydroelectric plants, by taking into account these nonlinear behaviours, leading to more realistic dynamic models of the hydraulic turbine system and to the development and design of more efficient controllers. This dissertation considers in general the case of isolated system operations; it is therefore the case of a hydroelectric power plant supplying an isolated load. Two objectives are covered in this dissertation: 1) To Deepen the Knowledge of Hydroelectric System Models, 2) To Design Controllers from Well Proven Models.To Deepen the Knowledge of Hydroelectric System ModelsThis objective consists of performing a detailed comparative analysis of different existent hydroelectric models applied to speed control and propose new ones. For this purpose real parameters taken from many hydroelectric power plants referenced in the bibliography are utilised. Moreover, the identification of a hydroelectric power plant on the Ter River (Susqueda) is proposed by using these previously refined models. To obtain a reliable dynamic model of hydraulic turbine systems is an important step prior to the controller design. To Design Controllers from Well Proven ModelsThe second objective is the development and design of frequency (speed) controllers for hydroelectric power plants by using nonlinear control techniques based on differential geometry and on the Lyapunov function. For both cases the controllers are designed from nonlinear dynamic models of hydraulic turbine systems. The results demonstrate that using two cost functions the nonlinear controllers improve the behaviour given by classical PID controllers between a twenty and a twelve per cent, and with respect a Gain Scheduling controller the improvement is between a fifteen and a twelve per cent.

El control i supervisió de processos es basa generalment en la utilització de models. Models que han de ser tan acurats com sigui possible. Processos complexes com les xarxes de distribució d'aigua no escapen d'aquesta situació. Una bona gestió d'aquest element tan necessari i cada cop més escàs en les condicions adequades és una necessitat vital.Aquesta tesi ha estat realitzada amb la col·laboració de dos grups de recerca, un més orientat a l'aplicació -xarxes d'aigua- i l'altre ala metodologia -control i supervisió -. L'experiència d'ambdós grups va generar la necessitat de la calibració de models de xarxes per tal de poder realitzar bones simulacions, optimitzacions, supervisió, detecció de fuites, etc. L'objectiu principal d'aquesta tesi és desenvolupar una metodologia per aquesta calibració.L'originalitat d'aquest treball rau tan en l'abast del problema com les tècniques emprades. Una xarxa inclou elements diversos (nodes, dipòsits, canonades, vàlvules i bombes) i la calibració requereix l'estudi detallat de cada element així com l'aplicació a sistemes immensos. S'ha parat especial atenció a als tres passos principals de la calibració: estudi d'identificabilitat, macrocalibració i microcalibració. Cada un d'aquests passos requereix tècniques específiques. En aquesta tesi s'ha aplicat tècniques poc o gens conegudes en l'àmbit de les xarxes d'aigua.L'estudi d'identificabilitat s'ha desenvolupat per diferents escenaris, des del cas simple i il·lustratiu fins a xarxes reals i grans. Els experiments més simples es van fer amb xarxes lineals i estàtiques. En general les xarxes són no lineals i l'ús de més d'un instant en el temps en les mesures millora les condicions d'dentificabilitat. La metodologia proposada permet la determinació de la identificabilitat per xarxes en general (no lineals). L'eina obtinguda ajuda en el disseny dels problemes d'identificació fent servir informació topològica de la xarxa.Quan el model es genera, s'introdueixen grans errors. Aquests errors són detectats en un primer esforç de calibració, macrocalibració. Aquest procés es realitza manualment i l'objectiu d'aquesta tesi és donar suport a aquesta feina. La metodologia emprada pels experts s'ha analitzat. S'han fet servir algorismes específics per cada tipus d'error. Per tal de detectar errors en un conjunt gran d'elements s'han fet servir algorismes de classificació. Aquests algorismes permeten la generació de coneixement a partir d'experiments simulats i l'optimització de funcions de versemblança.La sintonia de paràmetres, es tractada com un problema d'optimització. La no convexitat del problema es determina en una caracterització acurada del problema. Aquesta no convexitat mostra els problemes que els optimitzadors locals tindran per resoldre'l. Les possibilitats d'alguns optimitzadors globals s'han explorat. El cost computacional dels optimitzadors globals, especialment quan les xarxes creixen, representa una gran limitació. El filtre de Kalman estès s'ha fet servir amb resultats prometedors.Els resultats d'aquesta tesi s'han presentat en tres congressos [Per-01a], [Per-01b], [Per-03] i s'està redactant un article per a revista abans de final d'any.Process control and supervision is based mainly in the use of models, which have to be as accurate as possible. Complex processes, like water distribution networks, fall into such a situation too. Water is a necessary element and its shortage in good conditions is a major problem. Therefore, a good management of water distribution is vital. / This thesis has been carried out with the collaboration of two research groups. One is more oriented to the application -water networks- and the other one is more oriented to the technology -control and supervision-. Experience of both groups has generated the necessity of calibration of water network models in order to be able to do good simulations, optimisations, supervisions, leak detections, etc. For this reason, the main objective of this thesis is to develop a closed methodology for the calibration process of water distribution network models.The originality of this work comes both from the magnitude of the problem and the techniques used. On the one hand, a water network includes different elements (nodes, reservoirs, pipes, valves, and pumps), and its calibration requires the study of those elements in detail. On the other hand it has to be applied to huge systems. Special attention has been paid to the three main parts of calibration: identifiability study, macrocalibration and microcalibration. Each of those steps needs specific techniques. Some of the techniques used in this thesis are little known or unknown at all in the water industry.The identifiability study has been developed for different case studies, ranging from simple, illustrating case to real huge networks. The simplest experiments were performed with linear and static networks. In general, networks are non-linear and the use of more than one time-step in the measurements provides better identifiability conditions. The methodology proposed allows the determination of the extended-period identifiability for general networks (non-linear). The obtained tool helps in the design of identification problems using topological information of the network.When the model is generated, large errors are introduced. These errors are detected in a first calibration effort, macrocalibration. This process is done manually and the objective in this thesis is to give support to such work. The methodology followed by the experts has been analysed. Specific algorithms have been used in this thesis for each kind of error. In order to detect errors in huge amount of elements classification algorithms have been used. Those algorithms allow the generation of knowledge from simulation experiments and optimisation of likelihood functions.The parameter tuning, microcalibration, is treated as an optimisation problem. The non-convexity of the problem is detected by a detailed characterisation. This non-convexity shows to be a problem for the local optimisers. The capabilities of some global optimisation algorithms have been explored. The computing cost for the global optimisers, especially when huge networks are identified, represents a major limitation. The Extended Kalman Filter has been used with promising results.Results of this thesis have been presented in three Conferences [Per-01a], [Per-01b], [Per-03] and a paper is will be finished before the end of the year.

Quan analitzem el funcionament de les màquines elèctriques dubtem en l'elecció d'un o altre conjunt de variables, models o joc de paràmetres. En el treball que segueix hem trobat, molt sovint, resultats que es contradiuen amb les mesures experimentals, o temps de càlcul molt diferents segons el model escollit o el tipus de simulació realitzada.La necessitat d'una bona modelització es planteja com un requisit previ per a obtenir un bon control i un adequat dimensionat dels accionaments; amb aquest fi es planteja el treball amb el contingut i ordre que segueix.En primer lloc (Capítol 1) es fa un repàs de l'estat de l'art. Segueix l'estudi (Capítol 2) de models de màquines asíncrones amb caracterització de la saturació; podem plantejar diversos conjunts de variables que ho fan possible amb més o menys dificultat de càlcul i resolució. La línia escollida planteja un model transformat que redueix al mínim el nombre de paràmetres a estimar; en altres dels casos plantejats es redueix la càrrega de càlcul per a la seva resolució. Tanmateix es planteja l'anàlisi de sensibilitat de la resposta (Capítol 3) respecte les variacions dels paràmetres; òbviament hi haurà paràmetres que tindran poca o nul.la influència en la resposta del sistema, així com d'altres que tindran influència directa i immediata en la mateixa.Una vegada escollit el model o models a emprar s'han de trobar els paràmetres dels mateixos. Una primera aproximació es dedica a la determinació dels paràmetres mitjançant assajos fora de línia (Capítol 4). La determinació dels paràmetres mitjançant assajos en línia i tècniques d'estimació en temps real (Capítol 5), juntament amb la consideració d'observadors per a variables auxiliars, per exemple el flux, permeten tancar el tema d'estimació dels paràmetres. La determinació dels parells electromagnètics i de càrrega (Capítol 6), és l'objectiu final del treball. L'aplicació d'observadors i estimadors permet l'obtenció de les variables desitjades resultant un model més precís i exacte.A modus d'aplicació final s'ha construït un mesurador de parell en règim transitori; aspecte residual del treball que resulta força important ja que no disposem, actualment, d'un mesurador d'aquestes característiques. L'equip desenvolupat és format a partir d'una màquina de corrent continua i un sistema de control.Tanmateix es tracta la modelització del conjunt convertidor-màquina-càrrega (Capítol 7). No pretenem analitzar a fons la modelització del convertidor, això podria constituir un treball més específic; malgrat això la influència que presenta el tipus de senyal aplicat a la màquina aconsella la seva consideració a fi i efecte d'obtenir resultats més acurats que els que permeten la suposició d'una alimentació sinusoïdal.Un capítol final de discussions (Capítol 8) sobre els resultats obtinguts, als que segueixen aquelles aplicacions que s'entenen millorades, així com un recull de concussions tanca el cos central del treball.Es tanca el document amb una relació bibliogràfica rellevant (Bibliografia) i un apartat d'annexes on es troben desenvolupaments matemàtics: equacions de sensibilitat (Annex I), càlcul dels guanys de l'observador (Annex II), els assajos realitzats i les característiques de les màquines assajades (Annex III) i el mètode dels mínims quadrats. Aplicacions (Annex IV). / Al analizar el funcionamiento de las máquinas eléctricas dudamos acerca de la elección de, uno u otro, conjunto de variables, modelos, o conjunto de parámetros. En este trabajo se han encontrado, frecuentemente, resultados que contradicen lo medido experimentalmente, o tiempos de cálculo muy diversos según el modelo adoptado o el tipo de simulación realizada; cosa por otra parte lógica en un ámbito que admite aportaciones de mejora.La necesidad de una buena modelización actualmente se plantea como una premisa para obtener un mejor control y un adecuado dimensionado de los accionamientos; con este fin se aborda este trabajo determinando la secuenciación que sigue.En primer lugar (Capítulo 1) se repasan los antecedentes y estado actual. Seguidamente se ha planteado (Capítulo 2) el estudio de modelos de máquinas asíncronas con caracterización de la saturación; existen diversos modelos que lo posibilitan a costa de una mayor o menor dificultad de cálculo y resolución. La línea escogida toma un modelo transformado que reduce el número de parámetros a encontrar o estimar; en algunos de los modelos planteados se reduce la carga de cálculo necesaria para su resolución. Asimismo se plantea el análisis de sensibilidad de la respuesta (Capítulo 3) respecto a las variaciones de los parámetros; es evidente que habrá parámetros que tendrán escasa influencia en la respuesta del sistema, así como otros que influirán de forma directa e inmediata en la misma.Una vez establecido el modelo, o modelos a utilizar, deben encontrarse los parámetros de los mismos. Una primera parte se dedica a la determinación de parámetros mediante ensayos fuera de línea (Capítulo 4), lo que permite aproximarnos a la solución deseada. La determinación de parámetros mediante ensayos en línea y técnicas de estimación en tiempo real (Capítulo 5), junto con la consideración, en su caso, de observadores para variables auxiliares como el flujo, permiten cerrar el capítulo de estimación de parámetros.La determinación de variables auxiliares como los pares electromagnético y de carga (Capítulo 6), es el objetivo final del trabajo. La aplicación de observadores y estimadores permite la obtención de las variables deseadas, resultando un modelo mas preciso y exacto.A modo de aplicación se ha obtenido un medidor de par en régimen transitorio; aspecto colateral del trabajo que resulta relevante dado que no se dispone, actualmente, de un medidor de par con estas características. El equipo desarrollado se basa en un conjunto que comprende máquina de corriente continua y sistema de control.Finalmente se aborda la modelización conjunta del sistema convertidor-máquina-carga (Capítulo 7). No se pretende analizar a fondo la modelización del convertidor, ello podría ser objeto de un estudio más específico; no obstante la influencia que tiene el tipo de señal aplicada a la máquina, aconseja su consideración con el fin de obtener resultados más reales que una suposición de alimentación sinusoidal permitirían.Se finaliza con un capítulo final de discusiones (Capítulo 8) de los resultados obtenidos, a los que siguen aquellas aplicaciones que se entienden como mejoradas por este trabajo, así como las pertinentes conclusiones.Cierra el documento una relación bibliográfica (Bibliografía) relevante y un apartado de anexos donde se añaden deducciones matemáticas prolíficas tales como las de las ecuaciones de sensibilidad (Anexo I), el cálculo de las ganancias del observador (Anexo II) las características de las máquinas ensayadas (Anexo III) y .el método de los mínimos cuadrados. Aplicaciones (Anexo IV). / When analyzing the operation of the electric machines we doubt about the election of, one or other, group of variables, models, or group of parameters. In this work they have been, frequently, results that they contradict that measured experimentally, or very diverse times of calculation according to the adopted model or the type of carried out simulation; it sews logic on the other hand in an environment that admits contributions of improvement.The necessity of a good modelización at the moment thinks about like a premise to obtain a better control and an appropriate dimensionado of the drives; with this end this work is approached determining the sequence that continues.In the first place (Chapter 1) the antecedents and current state are reviewed. Subsequently he has thought about (Chapter 2) the study of models of asynchronous machines with characterization of the saturation; diverse models that facilitate it to coast of a bigger or smaller calculation difficulty and resolution exist. The line chosen taking a transformed model that it reduces the number of parameters to find or to estimate; in some of the outlined models he decreases the necessary calculation load for their resolution. Also he thinks about the analysis of sensibility of the answer (Chapter 3) regarding the variations of the parameters; it is evident that there will be parameters that will have scarce influence in the answer of the system, as well as others that will influence in a direct and immediate way in the same one.Once established the pattern, or models to use, they should be the parameters of the same ones. A first one leaves he dedicates to the determination of parameters by means of test outside of line (Chapter 4), what allows to approach to the wanted solution. The determination of parameters by means of on-line and real time test (Chapter 5), together with the consideration, in their case, of observers for auxiliary variables as the flux, they allow to close the chapter of estimate of parameters.The determination of auxiliary variables as the electromagnetic and load torque (Chapter 6), it is the final objective of the work. The application of observers and observers allow the obtaining of the wanted variables, being a model but I specify and exact.By way of application a meter has been obtained of even in transitory régime; colateral aspect of the work that is outstanding since he doesn't prepare, at the moment, of a meter of even with these characteristics. The developed team is based on a group that he understands machine of D.C. current and control system.Finally the combined modelización of the system converter-machine-load is approached (Chapter 7). It is not thoroughly sought to analyze the modelización of the converter, it could be it object of a more specific study; nevertheless the influence that has the sign type applied to the machine, advises its consideration with the purpose of obtaining realler results that a supposition of feeding sinusoidal would allow.You concludes with a final chapter of discussions (Chapter 8) of the obtained results, to those that follow those applications that understand each other as improved by this work, as well as the pertinent conclusions.He closes the document a bibliographical relationship (Bibliography) outstanding and a section of annexes where such fruitful mathematical deductions are added as those of the equations of sensibility (Annex I), the calculation of the observer's gains (Annex II) the characteristics of the tested machines (Annex III) and the method of the recursive least-squared method and applications (Annex IV).

El conocimiento del comportamiento de los sistemas con elementos flexibles es cada vez mas importante en la técnica moderna. La notable mejora de las prestaciones dinámicas que comporta la reducción de la masa de los elementos en movimiento, se encuentra compensada por la pérdida de precisión que aparece como consecuencia de la flexibilidad. Para comprender mejor los sistemas con elementos flexibles, en esta tesis se ha investigado el comportamiento particular de una viga flexible giratoria accionada mediante un servoactuador oleohidráulico, con la intención de obtener una metodología aplicable a casos similares.A continuación, se indica la estructura con la que se ha planteado esta tesis:a) estudio teórico,b) simulación,c) validación experimental, yd) estrategias de control.Estudio teóricol estudio teórico se ha iniciado considerando, en una primera aproximación, que la viga elástica es un sólido rígido. Este estudio sirve de introducción a la segunda parte en la que se considera la flexibilidad de la viga.El estudio teórico se ha iniciado de la manera mas general posible, añadiéndose hipótesis simplificadoras progresivamente, solo cuando son necesarias. En primer lugar se han planteado las ecuaciones diferenciales del movimiento considerando las hipótesis de Timoshenko, así como los efectos debidos a las fuerzas centrífugas y de Coriolis. Se ha utilizado el método de Lagrange, lo que ha permitido automatizar el planteamiento de las ecuaciones.Las ecuaciones diferenciales del movimiento son integro diferenciales en derivadas parciales.Debido a su notable complejidad se ha sustituido la hipótesis de viga de Timoshenko por la de viga de Euler-Bernoulli. Así mismo se ha considerado que la masa de la viga es mucho mas grande que la masa situada en el extremo de la viga.En la ecuación diferencial obtenida se ha justificado la existencia de un término que puede ser despreciado. Esto ha permitido integrar las ecuaciones, y obtener las frecuencias propias y las formas modales. Se han realizado diversas aplicaciones numéricas del método anterior.SimulaciónLa elección del método empleado para modelar un sistema real es una decisión compleja. Debido a que el sistema estudiado abarca varias disciplinas tecnológicas, se impone la necesidad de utilizar una escala jerárquica de submodelos encapsulables. Estos submodelos se definen explícitamente a partir de leyes físicas. De todas las alternativas contempladas se ha decido utilizar Bond Graph porque cumple con los requisitos citados y, además, es conceptualmente didáctico.La modelización de la viga flexible mediante Bond Graph seguirá un planteamiento nodal, pues no es posible garantizar a priori que las frecuencias propias de la viga flexible sean independientes del resto del sistema. El modelo nodal desarrollado es esencialmente una discretización en elementos finitos de la viga de Euler-Bernoulli.El planteamiento nodal considera la viga como un conjunto de rebanadas conectadas entre sí. La masa de las rebanadas se considera concentrada en su centro de masas. Las rebanadas están articuladas entre sí y existe un muelle entre ellas que se opone al giro.La explotación sistemática de este modelo, con pequeñas variaciones, permite observar los efectos debidos a la presión de alimentación, al área del actuador lineal, al caudal nominal de la servoválvula, al rozamiento mecánico y a las fugas en el actuador, así como a la posición del actuador con respecto a la viga.Estudio experimentalSe ha diseñado, construido y puesto a punto un banco de ensayos que ha permitido validar experimentalmente los modelos teóricos y los modelos de simulación desarrollados en esta tesis.Se ha obtenido experimentalmente una estimación de la función de transferencia del sistema viga flexible/actuador lo que ha permitido validar las frecuencias propias obtenidas mediante cálculos teóricos y mediante simulación.Estrategias de controlSe han ensayado diversas estrategias de control, tanto experimentalmente como por simulación. Finalmente se propone el siguiente enfoque: se ha creado un bucle de realimentación en el que se mide la aceleración en el extremo de la viga para intentar anularla. Como este enfoque frenaría la rampa de aceleración del sistema, solo se activará en las cercanías del punto de llegada del actuador. Esta estrategia es la que ha dado mejores resultados, consiguiendo experimentalmente la desaparición de las vibraciones en 0.5 s. / Understanding the behaviour of systems with flexible elements is increasingly important in modern day technology. Reducing the mass of machine elements leads to a remarkable improvement in dynamic performance. However, a loss of precision also occurs with such an increase in flexibility. In order to arrive at a better understanding of systems with flexible elements, this thesis investigated the particular behaviour of a hydraulic servodriven rotating flexible beam with the aim of obtaining a methodology that could be applied to similar cases.The thesis was structured in the following way:a. theoretical studyb. simulationc. experimental validation, andd. control strategiesTheoretical StudyThe first phase of the theoretical study began by considering the elastic beam as a rigid solid. This study served as a base for the second phase in which the flexibility of the beam was taken into account.The theoretical study began in a general way and continued by adding simplifying hypotheses when necessary. Firstly, the differential equations of motion were written considering the hypothesis of Timoshenko, as well as the effects due to centrifugal and Coriolis forces. The Lagrange method was used to computerise the writing of the equations. The differential equations of motion contained integral terms. Due to the remarkable complexity of the Timoshenko beam hypothesis, it was replaced by the Euler-Bernoulli beam. The mass of the beam was also considered to be of greater magnitude than the mass located at the end of the beam. Within the differential equation obtained via this hypothesis, it was shown that one of the terms was negligible. This allowed integration of the equation to find the modal frequencies and modal forms. Diverse numerical applications of the previous method were carried out.SimulationChoosing a method to model a real system is a complex decision. The studied system includes several technological disciplines therefore it is necessary to use a hierarchic scale of sub-models. These sub-models are defined explicitly from physical laws. Bond Graph was chosen as it fulfilled the mentioned requirements and, in addition, is conceptually didactic. The flexible beam Bond Graph model was nodal, because it wasn't possible to guarantee before hand that its own frequencies would be independent from the rest of the system. The developed nodal model was essentially a finite set of elements of the Euler-Bernoulli beam and considered the beam to be like a set of connected elements. The mass of the elements was assumed to be concentrated at its centre of mass. Every element was pinned to its neighbours and there was a rotational spring between them.The systematic operation of this model, with small parameter variations, made it possible to observe the effects due to:- the hydraulic pressure,- the linear actuator section,- the servovalve dimension- to the mechanical friction and losses in the actuator,- the link position between the actuator and the beam.Experimental StudyA test bank, to experimentally verify the theoretical and simulation model used in the thesis was designed and erected.An estimation of the transference function of the flexible beam/actuator system allowed the frequencies obtained via theoretical calculations and simulation to be verified.Control StrategiesSeveral control strategies were considered, both experimental and by simulation. Finally, the following approach was used: a feedback loop created using the acceleration in the end of the beam. The acceleration signal was processed and added to the set point signal which was sent to the servo actuator with the intention of reducing the beam end acceleration. As this approach restrained the system start acceleration, it was only activated in the vicinity of the actuator set point. This strategy gave the best results, achieving experimentally that the vibrations disappeared in 0.5s.

This thesis is mainly devoted to the investigation of speed control methods for three phase cage induction motors with particular emphasis being given to Direct Torque Control (DTC) improved techniques.Classical Direct Torque Control has inherent disadvantages such as: problems during starting resulting from the null states, the compulsory requirement of torque and flux estimators, and torque ripple. In the classical DTC induction motor drive a voltage vector is applied for the entire period, and this causes the stator current and electromagnetic torque exceeds its reference value early during the cycle, causing a high torque ripple. Switching cycles then follows this, in which the zero switching vectors are applied in order to reduce the electromagnetic torque to reference value. This thesis suggests a technique based on applying to the inverter the selected active states just enough time to achieve the torque and flux references values. The rest of the switching period a null state is selected which won't almost change both the torque and the flux. Therefore, a duty ratio has to be determined each switching time. By means of varying the duty ratio between its extreme values (0 up to 1) it is possible to apply any voltage to the motor. The optimum duty ratio per sampling period is a non-linear function of the electromagnetic torque error, the stator flux position and the working point, which is determined by the motor speed and the electromagnetic torque. It is obvious that it is extremely difficult to model such an expression since it is a different non-linear function per working point. Therefore, this thesis is focused on performing a fuzzy-logic-based duty-ratio controller, where the optimum duty ratio is determined every switching period. Additionally, this Fuzzy Controller is adaptive and may be applied to any induction motor.A stator flux reference optimum controller is also designed, which not only helps to achieve a smaller torque ripple, but also reduces the reactive power consumption of the drive taken from the main supply. This is achieved by changing the stator flux reference value with reference being made to the correspondent torque reference value. Therefore, the stator flux reference value chosen is to be just of sufficient value to produce the desired torque Simulated results are shown in order to compare the classical DTC and the Fuzzy Logic based DTC.The control algorithms have been implemented on a PC/DSP based board that facilitates the use of parallelism in software design. A 1.5kW, three-phase induction motor drive has been designed and experimental data obtained from it in order to verify the results achieved by simulation.