This master thesis is devoted to developing an adaptive control scheme for the well- known Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control (IDA-PBC) technique. The main objective of this adaptive scheme is to asymptotically stabilize a class of Underactuated Mechanical Systems (UMSs) in the presence of uncertainties (not necessarily matched). This class of UMSs is characterized by the solvability of the Partial Differential Equation (PDE) resulting from the IDA-PBC technique. Two propositions are stated in this work to design the adaptive IDA-PBC. One of the main properties of these propositions is that even though the parameter estimation conver- gence is not guaranteed, the adaptive IDA-PBC achieves asymptotic stabilization. To illustrate the effectiveness of these propositions, this work performs simulations of the Inertia Wheel Inverted Pendulum (IWIP) system, considering a time-dependent input disturbance, a type of physical damping, i.e., friction (not considered in the standard IDA-PBC methodology), and parameter uncertainties in the system (e.g., inertia). / Tesis

This master thesis is devoted to developing an adaptive control scheme for the well- known Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control (IDA-PBC) technique. The main objective of this adaptive scheme is to asymptotically stabilize a class of Underactuated Mechanical Systems (UMSs) in the presence of uncertainties (not necessarily matched). This class of UMSs is characterized by the solvability of the Partial Differential Equation (PDE) resulting from the IDA-PBC technique. Two propositions are stated in this work to design the adaptive IDA-PBC. One of the main properties of these propositions is that even though the parameter estimation conver- gence is not guaranteed, the adaptive IDA-PBC achieves asymptotic stabilization. To illustrate the effectiveness of these propositions, this work performs simulations of the Inertia Wheel Inverted Pendulum (IWIP) system, considering a time-dependent input disturbance, a type of physical damping, i.e., friction (not considered in the standard IDA-PBC methodology), and parameter uncertainties in the system (e.g., inertia). / Tesis

En esta memoria se describen los fundamentos, procedimientos y resultados obtenidos en la implementación de un conjunto de estrategias de control de temperatura sobre una plataforma de automatización industrial. Este desarrollo fue aplicado a una planta piloto de calentamiento inductivo de fluidos de pasada (PPCI) con aplicaciones directas en procesos de Biolixiviación. El principal objetivo del trabajo es obtener una implementación de un sistema de control que sea robusto frente a las perturbaciones medioambientales propias de un contexto de montaña. Este trabajo se enmarca en el proyecto FONDEF D05I10098 “Mejoramiento de Operaciones de Biolixiviación de Minerales de Cobre y Electro-Obtención en Plantas a Gran Altura Mediante Calentamiento de Soluciones por Inducción Magnética”, donde participan la Universidad de Chile, la Universidad Técnica Federico Santa María, IDT S.A. y AngloAmerican Chile. Las estrategias de control aquí implementadas y evaluadas comparativamente fueron 3: Control PI Tradicional, Control PI Fraccionario (FOPI) y Control Adaptable Combinado por Referencia a Modelo (CMRAC). De este último esquema se desarrollaron 2 versiones para procesamiento en tiempo discreto: una basada en la discretización de la formulación de tiempo continuo de la estrategia (CMRAC-C) y otra a partir de la formulación en tiempo discreto de la estrategia (CMRAC-D). La implementación se realizó en un controlador industrial NI compact FieldPoint programado en ambiente LabView, esto con el fin de contar con una plataforma tecnológica de control confiable bajo condiciones de operación ambientales adversas. La metodología aplicada comenzó con la programación de las estrategias de control en la plataforma industrial. Luego, se probó su correcta implementación aplicándolas a una planta de prueba, consistente en un motor de inducción manejado por un variador de frecuencia, manipulando este último con el controlador. Los resultados obtenidos en esta planta fueron utilizados para realizar de forma iterativa correcciones y ajustes a la implementación, validando su funcionamiento. Hecho esto, se procedió a probar las estrategias en la PPCI, comparando el desempeño de cada estrategia discutiendo sobre cuál es la más adecuada para las condiciones de operación requeridas. Producto del proceso de corrección iterativo en la planta de prueba se detectaron problemas con la implementación discreta del operador integro-diferencial fraccionario, necesario para la aplicación de la estrategia FOPI. Al utilizar una ventana de datos, la información que se pierde resulta relevante, obteniéndose resultados deficientes. Se propuso una forma de aproximar dichos datos perdidos prolongando el período de validez del resultado, lo que se traduce en un mejoramiento considerable en el cálculo de la acción de control de la estrategia FOPI. Esta aproximación fue validada mediante simulaciones aplicándose a algunos sistemas sencillos y probada experimentalmente en la planta de prueba. Los resultados obtenidos permiten concluir que, para un punto de operación particular, con cualquiera de las estrategias de control estudiadas puede obtenerse un buen seguimiento de referencia. En estas condiciones, el comportamiento obtenido con las estrategias adaptables es considerablemente más lento que aquel obtenido con los controladores lineales PI tradicional y FOPI. Esto debido a que existe un retardo importante en la lectura de temperatura de la planta, lo que determina una mayor lentitud en la estimación de los parámetros adaptables. Sin perjuicio de lo anterior, las estrategias adaptables aplicadas presentaron comportamientos más robustos que las de parámetros fijos frente a cambios en las condiciones ambientales, lo que determina que potencialmente estas estrategias sean las más adecuadas para la operación del equipo en contexto de montaña. Con respecto a la comparación entre las dos implementaciones realizadas de la estrategia CMRAC, se mostró que con ambas estrategias fue posible obtener resultados de similar desempeño. Tomando en consideración que la versión CMRAC-C es considerablemente más simple y rápida de implementar que la CMRAC-D, además de ser conceptualmente más intuitiva, se sugiere utilizar la primera en el prototipo semi-industrial de 500KW que se esta construyendo dentro del proyecto FONDEF D05I10098.

No description available.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / En esta Tesis se presentan estrategias de Control Adaptable por Modelo de Referencia de orden entero y de orden fraccionario, aplicados a los Reguladores Automáticos de Voltaje utilizados en sistemas eléctricos de potencia. El documento se enfoca en la sintonización de las ganancias y órdenes de derivación de las leyes ajuste de ambos esquemas de control, asociados a la minimización de funciones objetivo no lineales y de alta dimensionalidad, mediante el uso de tres técnicas a mencionar; Programación Cuadrática Secuencial, Optimización por Enjambre de Partículas y Algoritmos Genéticos. Se estudian dos modelos comúnmente usados en el estudio de Reguladores Automáticos de Voltaje, que son los que se reportan en la literatura técnica. Estos modelos establecen los tres casos de estudio analizados en este documento. Finalmente, con el objetivo de analizar las ventajas y desventajas del controlador adaptable por modelo de referencia se realizan comparaciones con los resultados encontrados en la literatura, en particular con la técnica de control PID de orden entero y de orden fraccionario. Por otro lado, también se realizan comparaciones entre algoritmos de optimización para demostrar, mediante algunos índices de rendimiento, que los controladores de orden fraccionario con parámetros optimizados por la técnica de Optimización por Enjambre de Partículas, entrega mejores resultados en términos de robustez frente a variaciones paramétricas del modelo de la planta y mejoras en relación a la velocidad de convergencia de las señales a los valores de referencia del sistema de potencia.