Switch actuators in process control: constraint problems and corrections

The paper deals with switch actuators in process control. The inclusion of a signal modulator required for commanding the actuator in proportional-integral-derivative (PID) controller structures is discussed. In particular, it is analysed how the restrictions of this modulator may worsen the well-known problems of process-input saturation, such as windup or loss of control directionality among others. From this analysis a simple correction methodology is proposed for simultaneously addressing constraints in both modulator and actuator. This methodology is easily implemented from feeding back a modulator signal and takes advantage of the wide knowledge existing in anti-windup techniques. Two examples (SISO and MIMO) are presented to assess the effectiveness of the proposed correction.Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señale

Switch actuators in process control: constraint problems and corrections

The paper deals with switch actuators in process control. The inclusion of a signal modulator required for commanding the actuator in proportional-integral-derivative (PID) controller structures is discussed. In particular, it is analysed how the restrictions of this modulator may worsen the well-known problems of process-input saturation, such as windup or loss of control directionality among others. From this analysis a simple correction methodology is proposed for simultaneously addressing constraints in both modulator and actuator. This methodology is easily implemented from feeding back a modulator signal and takes advantage of the wide knowledge existing in anti-windup techniques. Two examples (SISO and MIMO) are presented to assess the effectiveness of the proposed correction.Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señale

Switch actuators in process control: constraint problems and corrections

The paper deals with switch actuators in process control. The inclusion of a signal modulator required for commanding the actuator in proportional-integral-derivative (PID) controller structures is discussed. In particular, it is analysed how the restrictions of this modulator may worsen the well-known problems of process-input saturation, such as windup or loss of control directionality among others. From this analysis a simple correction methodology is proposed for simultaneously addressing constraints in both modulator and actuator. This methodology is easily implemented from feeding back a modulator signal and takes advantage of the wide knowledge existing in anti-windup techniques. Two examples (SISO and MIMO) are presented to assess the effectiveness of the proposed correction.Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señale

Control por modos deslizantes

Si bien muchas veces no lo percibimos, el 'control' vive embebido en gran parte de las actividades y objetos que nos rodean. Es un soporte esencial para mejorar la salud y calidad de vida de nuestra sociedad a través del impulso de la ciencia, de la tecnología y el desarrollo industrial. Los desafíos para garantizar un desarrollo sustentable y amigable con nuestro ambiente imponen restricciones y acciones de control cada vez mas desafiantes. Sin lugar a dudas el control basado en estructuras variables tiene las bondades para abordar muchos de los desafíos actuales. Las presentes notas buscan introducir en forma simple los conceptos de una de las teorías mas sólidas del control de estructura variable: el control por modos deslizantes. Trata de cubrir una deficiencia en lo referente a libros de textos en el tema, ya que si bien es innumerable la cantidad de trabajos que reportan las cualidades de los modos deslizantes, existe escasa bibliografía introductoria sobre el tema. El presente libro apunta a cubrir las necesidades propias de las actividades de grado de las carreras de ingeniería como las introductorias a una carrera de posgrado. Está basado en el dictado de un curso de posgrado que se dicta en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata desde el año 1988 y está nutrido de las dudas que los alumnos han planteado a lo largo del tiempo. El lector seguramente encontrará en estas notas la clara influencia de algunos de los muchos 'próceres' del control por modos deslizantes como Hansruedi Bühler, Hebert Sira Ramírez, Vadim Ivanovich Utkin, entre otros. Varios ejemplos han sido tomados o inspirados en sus trabajos. También podrán encontrar referencias a trabajos propios. En los primeros capítulos el objetivo buscado ha sido plantear en forma sencilla los conceptos fundamentales de los modos deslizantes para hacerlos accesibles a los alumnos de grado interesados. Posteriormente se replantean muchos conceptos con mayor rigurosidad pensando en alumnos de postgrado. Aún así, a lo largo del libro se ha priorizado un lenguaje accesible y abundantes ejemplos y aplicaciones para resaltar las propiedades del control por modos deslizantes. La redacción del presente texto ha sido realizada en el marco de actividades de investigación y docencia de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata y de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires.Edición Beta en base del material del Curso de Posgrado: Control por Modos Deslizantes

Control por Modos Deslizantes : Tomo 1. Modos deslizantes de primer orden: Fundamentos y aplicaciones

Si bien muchas veces no lo percibimos, el ’control’ vive embebido en gran parte de las actividades y objetos que nos rodean. Es un soporte esencial para mejorar la salud y calidad de vida de nuestra sociedad a través del impulso de la ciencia, de la tecnología y el desarrollo industrial. Los desafíos para garantizar un desarrollo sustentable y amigable con nuestro ambiente imponen restricciones y acciones de control cada vez más desafiantes. Sin lugar a dudas el control basado en estructuras variables tiene las bondades para abordar muchos de los desafíos actuales. Las presentes notas buscan introducir en forma simple los conceptos de una de las teorías mas sólidas del control de estructura variable: el control por modos deslizantes. Trata de cubrir una deficiencia en lo referente a libros de textos en el tema, ya que si bien es innumerable la cantidad de trabajos que reportan las cualidades de los modos deslizantes, existe escasa bibliografía introductoria sobre el tema. El presente libro apunta a cubrir las necesidades propias de las actividades de grado de las carreras de ingeniería como las introductorias a una carrera de posgrado. Está basado en el dictado de un curso de posgrado que se dicta en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata desde el año 1988 y está nutrido de las dudas que los alumnos han planteado a lo largo del tiempo. El lector seguramente encontrará en estas notas la clara influencia de algunos de los muchos ’próceres’ del control por modos deslizantes como Hansruedi Bühler, Hebert Sira Ramírez, Vadim Ivanovich Utkin, entre otros. Varios ejemplos han sido tomados o inspirados en sus trabajos. También podrán encontrar referencias a trabajos propios. En los primeros capítulos el objetivo buscado ha sido plantear en forma sencilla los conceptos fundamentales de los modos deslizantes para hacerlos accesibles a los alumnos de grado interesados. Posteriormente se replantean muchos conceptos con mayor rigurosidad pensando en alumnos de postgrado. Aún así, a lo largo del libro se ha priorizado un lenguaje accesible y abundantes ejemplos y aplicaciones para resaltar las propiedades del control por modos deslizantes. La redacción del presente texto ha sido realizada en el marco de actividades de investigación y docencia de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata y de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires.Facultad de IngenieríaComisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aire

Control of the reaching mode in variable structure systems

This paper focuses on the behaviour of variable structure systems with dynamic control, particularly during the reaching mode of operation. It is shown that stability problems may arise during this reaching phase. The causes of these problems are closely related with the problems of windup commonly found in conventional control systems with actuator constraints. Methods for stabilization of the reaching mode are proposed which are based on the concepts of 'realizable reference' and observers. Well-known algorithms that have been previously proposed from empiric ideas, can now be rigorously derived using these concepts. The theoretical framework developed by Kothare and co-workers in the context of windup is generalized to study and design control algorithms for the reaching mode

Control of the reaching mode in variable structure systems

This paper focuses on the behaviour of variable structure systems with dynamic control, particularly during the reaching mode of operation. It is shown that stability problems may arise during this reaching phase. The causes of these problems are closely related with the problems of windup commonly found in conventional control systems with actuator constraints. Methods for stabilization of the reaching mode are proposed which are based on the concepts of 'realizable reference' and observers. Well-known algorithms that have been previously proposed from empiric ideas, can now be rigorously derived using these concepts. The theoretical framework developed by Kothare and co-workers in the context of windup is generalized to study and design control algorithms for the reaching mode.Facultad de Ingenierí

Dinámica de convertidores cc-cc en aplicaciones fotovoltaicas

El presente trabajo aborda el estudio de los sistemas de conversión fotovoltaica que emplean convertidores cc-cc conmutados. En particular, se estudia el comportamiento dinámico de los convertidores reductor, elevador y reductor - elevador en aplicaciones fotovoltaicas. Este comportamiento difiere notablemente del obtenido en aplicaciones convencionales de los convertidores. A partir del análisis realizado, quedan en evidencia las propiedades y limitaciones de los convertidores para la regulación de la corriente de carga de batería empleando paneles solares.The paper deals with photovoltaic energy conversion systems, comprising dc-dc switching converters. Particularly, the dynamic behaviour of the buck, boost and buck-boost converters in photovoltaic applications is investigated. This behaviour notoriously differ from the obtained in conventional converters applications. The analysis puts in evidence the features and limitations of the converters as photovoltaic load current regulators.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES

Dinámica de convertidores cc-cc en aplicaciones fotovoltaicas

El presente trabajo aborda el estudio de los sistemas de conversión fotovoltaica que emplean convertidores cc-cc conmutados. En particular, se estudia el comportamiento dinámico de los convertidores reductor, elevador y reductor - elevador en aplicaciones fotovoltaicas. Este comportamiento difiere notablemente del obtenido en aplicaciones convencionales de los convertidores. A partir del análisis realizado, quedan en evidencia las propiedades y limitaciones de los convertidores para la regulación de la corriente de carga de batería empleando paneles solares.The paper deals with photovoltaic energy conversion systems, comprising dc-dc switching converters. Particularly, the dynamic behaviour of the buck, boost and buck-boost converters in photovoltaic applications is investigated. This behaviour notoriously differ from the obtained in conventional converters applications. The analysis puts in evidence the features and limitations of the converters as photovoltaic load current regulators.Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente (ASADES