Síntese de observadores constantes para sistemas discretos com parâmetros variantes no tempo sujeitos a entradas desconhecidas e sua aplicação no projeto de controladores por realimentação de estados

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Membros da banca

Leonardo Antônio Borges Tôrres
Víctor Costa da Silva Campos

Resumo

Este trabalho propõe condições para a síntese de observadores com matrizes constantes para sistemas discretos lineares com parâmetros variantes no tempo sujeitos a entradas desconhecidas, assim como sua aplicação para o projeto de controladores por realimentação de estados. Tal abordagem remove a necessidade de medição ou estimação dos parâmetros variantes do sistema, que é uma premissa recorrente na literatura; permitindo, também, que a metodologia proposta possa ser aplicada a outras classes de sistema. Os estados estimados pelo observador proposto são utilizados para compor uma lei de controle, por meio de um controlador por realimentação de estados com ganho constante. O problema é reescrito de maneira a apresentar equivalência ao problema de síntese de controladores por realimentação estática de saída, possibilitando que técnicas presentes na literatura sejam utilizadas para o projeto desses controladores. As condições de projeto do observador e do controlador baseado em observador são descritas em termos de problemas de otimização sujeitos a restrições na forma de desigualdades matriciais lineares. Exemplos numéricos são utilizados para validar e avaliar as abordagens propostas.

Abstract

This work proposes synthesis conditions of constant observers for discrete-time linear parameter-varying systems subject to unknown inputs, as well as their application to the design of state-feedback controllers. Such approach does not require measuring or estimating the time-varying parameters of the systems, which is a recurrent premise in the literature. This also allows the proposed methodology to be applied to other system classes. An observer-based state-feedback control law with constant gain is proposed using the states estimated by the designed observer. The procedure of designing the observer-based controllers is rewritten in a structure similar to the static output-feedback problem, allowing techniques from the literature to be applied to design such controllers. The observer and the observer-based controller design conditions are described in terms of optimization problems subject to linear matrix inequalities constraints. Numerical examples are used to validate and evaluate the proposed approaches.

Assunto

Engenharia elétrica, Controle robusto, Controladores elétricos

Palavras-chave

Observador de entradas desconhecidas, Controle baseado em observador, Observador com matrizes constantes, Controle robusto, Sistemas com parâmetros variantes

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