This work presents a contribution to the study of control of dead-time systems. Within this context, it is presented a literature review covering from the Smith predictor until its recent variations. For the state space representation dead-time is normally dealt under the discrete-time perspective, where it is included as state augmentation.
In the first case, this work proposes a novel control structure with simple tuning rules, able to deal with single input and output systems that presents multiple delays due to multiple internal paths. However, the design method allows the proposed structure to be readily applied for the single delay case.
The study is extended for the state space representation, where it is presented a modification to a predictor recently presented in literature, in order to use it as a predictor-observer within the state space representation. In this case, all the matrices involved in the observer have the same order as those of the plant, i. e., there is no need of the state augmentation to deal with dead-time. Hence, the well known techniques for the optimal and robust control may be applied for multivariable delayed systems. Besides, an alternative way of tuning for the LQG control, based on the T-polynomial approach, is proposed. In this case, the technique may be applied for both the delay free systems and dead-time systems. The latter by applying the modified predictor mentioned earlier in the observer structure. Additionally, it is also proposed a new predictor structure, based on the CARIMA model with T-polynomial, for dead-time systems.
This work is full of examples throughout the text which are suitable for both the control strategies studied herein and the proposed ones, applicable for stable, unstable or integrating systems, as well as multivariable systems. Case studies for laboratories plants validate the effectiveness of the discussed methods. / Este trabalho apresenta uma contribuiÃÃo ao estudo de controle de sistemas dinÃmicos que exibem atraso de transporte. Nesse contexto, apresenta-se uma revisÃo bibliogrÃfica que traz desde o surgimento do preditor de Smith atà algumas de suas variaÃÃes mais recentes. Na representaÃÃo baseada em espaÃo de estados à comum que se tenha a abordagem em tempo discreto, em que o atraso de transporte à normalmente incluÃdo atravÃs do aumento da ordem do estado.
No primeiro caso, este trabalho traz a proposta de uma nova estrutura de controle, de sintonia simplificada, capaz de lidar com sistemas de entrada e saÃda Ãnicas, mas que apresentam mÃltiplos atrasos em caminhos diversificados internamente. A metodologia considerada, entretanto, permite que a estrutura proposta possa ser facilmente aplicada a sistemas com atraso simples.
O estudo à ampliado para a representaÃÃo em espaÃo de estados no tempo discreto, em que apresenta-se uma abordagem que leva à adaptaÃÃo de um preditor proposto recentemente na literatura para atuar como observador de estados. Neste caso, tem-se a vantagem de que todas as matrizes envolvidas tem a mesma ordem daquelas que descrevem o sistema, ou seja, nÃo hà aumento da ordem do estado. Assim, as tÃcnicas conhecidas de controle robusto e Ãtimo para a representaÃÃo em espaÃo de estados podem ser aplicadas a sistemas com mÃltiplas entradas e saÃdas. Apresenta-se ainda uma forma alternativa de sintonia do controle LQG, baseada no polinÃmio-T. Neste caso, a sintonia proposta pode ser aplicada tanto para sistemas sem atraso de transporte quanto para aqueles com atraso quando se considera a adaptaÃÃo da estrutura do preditor no observador de estados. AlÃm disso, este trabalho apresenta ainda a proposta de um novo preditor cuja estrutura à baseada no modelo CARIMA com polinÃmio-T, aplicado a sistemas com atraso de transporte.
O trabalho à repleto de exemplos em que aplicam-se tanto as estratÃgias de controle estudadas quanto as propostas, a sistemas estÃveis, instÃveis ou integradores em malha aberta, bem como a sistemas multivariÃveis. Estudos de caso aplicados a plantas de laboratÃrio comprovam a eficiÃncia dos mÃtodos discutidos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:10690 |
| Date | 22 January 2016 |
| Creators | Wilkley Bezerra Correia |
| Contributors | Bismark Claure Torrico, OtacÃlio da Mota Almeida, Josà Carlos Teles Campos, Andrà Laurindo Maitelli, Tito LuÃs Maia Santos |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia ElÃtrica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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