Modelamiento y control de sistemas híbridos
Modeling and control of hybrid systems
Un sistema cuyo comportamiento es modelado por la interacción de subsistemas continuos y sub-sistemas a eventos discretos es llamado un sistema híbrido. En este artículo se presentan dos estructuras de modelamiento para este tipo de sistemas: sistemas lineales a trazos (PWA) y sistemas dinámicos y lógicos mixtos (MLD). El problema de control de este tipo de sistemas modelados en estructura MLD es abordado. Los resultados presentados son aplicados en un ejemplo de tres tanques.
1. INTRODUCCIÓN
Como es usual en ingeniería, el primer paso para abordar un problema de control automático es obtener un modelo del proceso a ser controlado. Dicho modelo debe cumplir con dos condiciones básicas: primero, debe ser representativo del comportamiento que se quiere controlar, y segundo, debe ser útil para las tareas de análisis y control para las cuales fue obtenido el modelo.
Dicho de una forma más técnica, la primera condición implica que, para un estado inicial dado y un conjunto de entradas conocidas, la salida del modelo debe tener un comportamiento cercano al del sistema modelado. La segunda condición implica que utilizando el modelo obtenido, se pueden aplicar técnicas de diseño y análisis, a través de las cuales se puede obtener un regulador para el sistema modelado, y es posible definir algunas propiedades relacionadas con su funcionamiento.
En el área de control automático existen dos tipos de modelos que son ampliamente utilizados. El primer tipo de modelos es llamado sistemas dinámicos continuos, y se basa fundamentalmente en la utilización de ecuaciones diferenciales como medio de representación. Este tipo de modelos tiene una larga historia en la teoría de sistemas, y constituye una de las herramientas más versátiles y poderosas de que se dispone actualmente. El controlador más utilizado en la industria para este tipo de sistemas es el PID.
El segundo tipo de modelos es llamado sistema a eventos discretos, y se basa en la utilización de autómatas o lenguajes como medio de representación. Este último tipo de modelos tiene una historia mucho mas reciente, ligada al estudio matemático de sistemas lógicos y computarizados. Los controladores utilizados en la automatización de estos sistemas son los PLC con formalismos como el diagrama escalera o el GRAFCET.
Estos dos tipos de modelos pueden representar aspectos independientes de un mismo proceso, sin embargo, debido a la fuerte interacción existente hoy en día entre sistemas continuos y computadores de control, el estudio de modelos que incluyan explícitamente ambos tipos de comportamientos se ha hecho necesario, y ha dado surgimiento a un área de trabajo relativamente nueva llamada Sistemas Dinámicos Híbridos 6 simplemente Sistemas Híbridos.
Este tipo de sistemas ha sido ampliamente estudiado en la última década, c.f. [3], [6], bajo diversas perspectivas, no todas compatibles entre sí.
Recursos
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Formatopdf
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Idioma:español
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