Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica. Ingeniero Civil Eléctrico / El objetivo principal de esta tesis es diseñar estrategias de control difuso robusto para una planta de colectores solares buscando con esto mejorar el desempeño del proceso y además garantizar de manera teórica la robustez del esquema en términos de su estabilidad. Los principales desafíos que se deben afrontar al trabajar con este tipo de procesos son su no linealidad y las diferentes perturbaciones que lo afectan. Para abordar estos temas se identifica un modelo difuso Takagi & Sugeno de la planta en cuyas consecuencias se tienen funciones de transferencia de intervalos, las cuales poseen parámetros inciertos cuyos valores pertenecen a un rango conocido. Para el diseño de los controladores se utiliza la teoría de control robusto paramétrico la cual está basada en el Teorema de Kharitonov y su extensión. La metodología propuesta en este trabajo utiliza este marco matemático para imponer rangos de validez para los parámetros de los controladores a diseñar de manera de garantizar la estabilidad robusta de los esquemas. A su vez, el desempeño de dichos controladores es abordado mediante el uso de optimización por enjambre de partículas (PSO) utilizando criterios como sobrepaso, márgenes de ganancia y fase, entre otros, para encontrar los mejores controladores dentro del rango de estabilidad robusta para cada regla del modelo difuso. En particular se desarrollan para la planta de colectores un controlador PI difuso robusto, que se sintoniza en base al Teorema Generalizado de Kharitonov, y un controlador difuso robusto por realimentación de estados el cual se diseña utilizando el Teorema de Kharitonov. Para ambos esquemas se obtienen mejores resultados en términos de desempeño y rechazo de perturbaciones al compararlos con un controlador PI convencional. En el caso del PI difuso robusto se obtienen buenos resultados en cuanto a sobrepaso y seguimiento de referencias, mientras que en el controlador por realimentación de estado difuso robusto, pese a tener un mayor sobrepaso al inicio de su operación y un pequeño error de estado estacionario, presenta un mejor rechazo de perturbaciones. Se presenta también un estudio de estabilidad para modelos de Takagi & Sugeno con incertidumbre paramétrica basado en la resolución de una inecuación matricial derivada de un análisis de Lyapunov. Con esto se demuestra que ambos controladores difusos diseñados son globalmente estables. Para comparar los esquemas propuestos con un control robusto clásico se diseña un controlador difuso robusto basado en la teoría H infinito. Utilizando este enfoque se consigue un mejor rechazo de perturbaciones pero mayores sobrepasos con lo cual se aprecia que los controladores diseñados en este trabajo mejoran este último aspecto. El aporte principal de esta tesis es la propuesta de nuevos controladores difusos robustos que pueden ser utilizados para sistemas no lineales sometidos a perturbaciones dando garantías de desempeño y estabilidad global. Se destaca también la validación de estas estrategias en un simulador para la planta de colectores solares diseñado con este fin.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-06-13T19:12:08Z No. of bitstreams: 1 FranciscoDasChagasDaSilvaJunior_TESE.pdf: 12071942 bytes, checksum: d85f48da1e07b1c67fd7d5ed15a593f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-14T21:11:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FranciscoDasChagasDaSilvaJunior_TESE.pdf: 12071942 bytes, checksum: d85f48da1e07b1c67fd7d5ed15a593f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-14T21:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoDasChagasDaSilvaJunior_TESE.pdf: 12071942 bytes, checksum: d85f48da1e07b1c67fd7d5ed15a593f5 (MD5) Previous issue date: 2017-02-03 / Este trabalho aborda o problema de projeto de controladores adaptativos por posicionamento de polos para plantas incertas, monovari?veis, lineares e invariantes no tempo (LTI), tanto de fase m?nima como de fase n?o m?nima. No primeiro esquema apresentado, denominado Controle Adaptativo por Posicionamento de Polos e Estrutura Vari?vel (VS-APPC), os par?metros do controlador s?o calculados a cada instante de tempo a partir das estimativas dos par?metros da planta, que s?o geradas por leis chaveadas baseadas na teoria dos Sistemas com Estrutura Vari?vel (VSS), e de um polin?mio caracter?stico, escolhido com base em especifica??es de desempenho e que define a posi??o desejada para os polos de malha fechada. O segundo esquema, denominado Controle Adaptativo Intervalar por Posicionamento de Polos e Estrutura Vari?vel (IVS-APPC), ? projetado para plantas intervalares, ou seja, plantas cujos par?metros s?o desconhecidos mas limitados a intervalos conhecidos, que s?o comuns em situa??es pr?ticas onde muitas vezes os modelos de sistemas LTI tratados s?o na verdade aproxima??es de sistemas n?o-lineares, por exemplo, o que pode resultar em incertezas param?tricas significativas para os sistemas de controle. No projeto do IVS-APPC, os par?metros do controlador s?o calculados da mesma forma que no caso do VS-APPC, mas devem estar contidos em intervalos previamente calculados por um algoritmo de otimiza??o que busca solucionar um problema de Programa??o N?o-Linear, de forma a garantir que os polos de malha fechada permane?am em uma regi?o convexa definida pelas ra?zes de um polin?mio caracter?stico intervalar, cuja estabilidade ? garantida pelo Teorema de Kharitonov. A principal motiva??o deste trabalho ? a aplica??o dos esquemas propostos a plantas de fase n?o m?nima, j? que a abordagem de controle conhecida como Controle Adaptativo por Modelo de Refer?ncia e Estrutura Vari?vel (VS-MRAC), que tem apresentado ao longos dos ?ltimos anos resultados satisfat?rios de desempenho e robustez, ? restrita a plantas de fase m?nima. Resultados de simula??o s?o apresentados para ilustrar as propriedades dos esquemas propostos, como por exemplo transit?rio r?pido, sinal de controle suave sem filtragem e robustez a varia??es param?tricas.