Desacoplamiento para Sistemas Continuos en el Tiempo mediante la Técnica Matriz Función de Transferencia

Abstract

Abstract-Multivariable control systems have several inputs and several outputs, where each input controls more than one output and each output is controlled by more than one input. This is a feature called coupling and presents mathematical complications for solving and controlling such systems. The goal of this work is to develop a decoupling technique using a transfer function matrix for multiple-input multiple-output multivariable systems. The proposed technique consists in determining a compensator in such a way that the multivariate coupled system can become a set of multiple uncoupled single-input single output systems. With this transformation, each input only controls one output and each output is controlled by a single input, facilitating any control solution. The final developed technique uses a computational methodology to achieve the proposed objective. In order to demonstrate the efficiency of the implemented algorithm, an experimental validation is performed through mathematical simulations of different test plants.Index Terms-Multivariable systems, uncoupled systems, transfer function matrix.Resumen-En los sistemas de control multivariables se disponen de varias entradas y varias salidas, donde cada entrada controla más de una salida y cada salida es controlada por más de una entrada, lo cual se denomina acoplamiento, que presenta complicaciones matemáticas para su resolución, lo que dificulta el control de este tipo de sistemas. Este trabajo tiene como objetivo el desarrollo de una técnica de desacoplamiento por matriz función de transferencia para sistemas multivariables de múltiples entradas y salidas, que consiste en determinar un compensador, de tal forma que el sistema acoplado multivariable pueda convertirse en un desacoplado de varios sistemas de una entrada y una salida. Esto permite que cada entrada controle solamente una salida y que cada salida sea controlada por una entrada; lo que facilita la solución del control. El sistema propuesto utiliza una metodología computacional para lograr el objetivo planteado. Para demostrar la eficacia del algoritmo propuesto se realiza una validación experimental mediante simulaciones matemáticas de diferentes plantas de prueba.Palabras Claves-Claves-Sistemas multivariable, sistemas desacoplados, matriz de función de transferencia.E. Granizo, P. Ayala. Departamento de Eléctrica y Electrónica, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Sangolquí, Ecuador (e-mails: eagranizo@espe.edu.ec y jpayala@espe.edu.ec).M. Barragán. Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador (e-mail: marco.barragan@epn.edu.ec). I. INTRODUCCIÓNL DESARROLLO de técnicas para el diseño de sistemas de control multivariable es de práctica común para sistemas complejos. Un método particular de diseño, es aquel que implica el uso de realimentación para conseguir estabilidad de sistemas de control de lazo cerrado [4]. Con este método es a menudo de interés conocer si es posible o no lograr que las entradas controlen a las salidas independiente...