Herramienta para la sintonía robusta de controladores PI/PID de dos grados de libertad

Resumen

Se presenta un método de sintonía robusta para controladores PI/PID de dos grados de libertad. La propuesta se formuló como un problema de optimización no-convexo sujeto a restricciones, en el cual, se minimizó el valor de funciones objetivo basadas en la integral del error absoluto, fragilidad del controlador y esfuerzo de la señal de control. La solución se realizó con el algoritmo de Optimización por Enjambre de Partículas. El diseño, que parte de un modelo de planta, se desacopló para respuestas a perturbaciones de carga y a cambios en el punto de consigna. La robustez se expresó como una restricción basada en la sensibilidad máxima M_s y sensibilidad complementaria M_t. La propuesta se comparó con los métodos MIGO y SIMC, concluyendo que diseñar controladores PI teniendo en cuenta los círculos M_s y M_t garantiza mayor estabilidad relativa del sistema de control al variar la ganancia estática del proceso.

Abstract

The aim of this article is to expose a robust tuning method for 2DoF PI/PID controllers. It has been formulated as a non-convex optimization problem with some restrictions, in which, the value of objective functions should be minimized based on the absolute error integral, controller fragility and the control signal effort. The solution is made with the Particle Swarn Optimization algorithm. The design, leaned on a model of a plant, has been split for load perturbations and changes on reference responses. The robustness is a restriction based on maximum sensibility M_s and complementary sensibility M_t. The proposal was compared with MIGO and SIMC methods, concluding that PI controllers designed taking into account M_s and M_t circles ensures greater relative stability control system to vary the static gain of the process.

Referencias no citadas

Alfaro, 2007, Alfaro et al., 2008a, Alfaro et al., 2008b, Alfaro et al., 2009a, Alfaro et al., 2009b, Alfaro et al., 2009c, Alfaro and Vilanova, 2010, Alfaro et al., 2010, Araki, 1984, Araki, 1985, Araki, 1988, Åström, 1995, Åström et al., 1998, Åström, 2004, Åström, 2009, Chatterjee and Siarry, 2006, Garpinger, 2009, Garpinger et al., 2014, Gude, 2012, Jiao et al., 2008, Kennedy and Eberhart, 1995, Liu et al., 2005, Lu et al., 2005, Modares et al., 2010, Nemati and Bagheri, 2010, O’Dwyer, 2012, Rao and Chidambaram, 2006, Ratnaweera et al., 2004, Reynoso-Meza et al., 2013, Sato et al., 2008, Sedighizadeh, 2009, Shi and Eberhart, 1998a, Shi and Eberhart, 1998b, Skogestad and Grimholt, 2012, Taguchi and Araki, 2000, Taguchi et al., 2002, Tavakoli and Banookh, 2010, Vilanova and Alfaro, 2011 and Zhang et al., 2006.