Síntese de controladores repetitivos de alta ordem para sistemas com saturação

Abstract

O problema de seguimento/rejeição de sinais periódicos é cada vez mais explorado do ponto de vista prático, especialmente nos casos em que o sistema está sujeito à saturação do sinal de controle e em que a frequência fundamental do sinal de interesse varia com o tempo. Este trabalho visa propor um controlador capaz de atuar em sistemas que sofrem com este tipo de problema, garantindo um adequado nível de seguimento quando ocorre variação de frequência e minimizando os efeitos da saturação na estabilidade e desempenho do sistema em malha fechada. A abordagem utilizada considera uma formulação no espaço de estados do sistema e a adição de um laço de anti-windup estático à topologia do controlador repetitivo de alta ordem, uma vez que esta topologia já apresenta naturalmente robustez para variações na frequência dos sinais de interesse. Os resultados apresentam melhoria de desempenho durante regime transitório para os casos em que ocorre saturação, quando comparados com a formulação sem o laço de anti-windup. Além disso, foi verificada uma melhoria no desempenho em regime permanente para os casos em que há variação na frequência de referência, se comparados com a estrutura tradicional do controlador repetitivo.

The periodic signal tracking/rejection problem is increasingly exploited from a practical point of view, especially in the cases when the system is subject to saturation of the control signal and when the fundamental frequency of the signal of interest varies with time. This work aims to purpose a controller able to act in systems that suffer with this kind of problems, ensuring an adequate tracking performance when there is frequency variation and minimizing the saturation effects in stability and closed-loop performance. The approach considers a state-space representation of the system and the addition of a static anti-windup loop to the high order repetitive controller topology, since this topology naturally presents robustness regarding variations in the frequency of the signal of interest. The results presented improvement in the transient performance for the cases when the saturation occurs, when compared to the formulation without the anti-windup loop. Besides that, an improvement in the steady state performance was verified for the cases when there is variation in the reference frequency, if compared to the traditional repetitive controller structure.