Control Activo de Rechazo de Perturbaciones Basado en Observador de Estado Extendida Predictivo para Sistemas con Retardo Temporal

Las últimas investigaciones sobre mecanismos de rechazo de perturbaciones han demostrado que el control activo de rechazo de perturbaciones (ADRC) es un controlador efectivo para las incertidumbres y las dinámicas no lineales incorporadas en los sistemas a controlar. La importancia del controlador ADRC radica en su naturaleza libre de modelo, ya que requiere un conocimiento mínimo del modelo del sistema. Además, puede estimar y compensar activamente el impacto de las perturbaciones internas y externas presentes, con la ayuda de su subsistema crucial llamado observador de estado extendido (ESO). Sin embargo, el diseño del controlador ADRC se vuelve más desafiante debido a las diferentes perturbaciones del sistema, como las perturbaciones de salida, el ruido de medición y los retardos temporales variables persistentes en los canales de comunicación del sistema. La mayoría de las técnicas de rechazo de perturbaciones tienen como objetivo reducir las perturbaciones internas y las perturbaciones externas (perturbaciones de entrada y salida). Sin embargo, el rechazo de perturbaciones de salida con ruido de medición bajo control de retardo temporal sigue siendo un problema desafiante. Este artículo presenta un nuevo controlador ADRC basado en ESO predictivo para sistemas con retardo temporal, empleando métodos predictivos para compensar las perturbaciones originadas por el retardo temporal. El mecanismo de predicción del diseño del controlador novedoso (propuesto) se atribuye en gran medida al observador predictor de estado extendido (ESPO) integrado con el ADRC basado en retardo dentro del método del controlador propuesto. Así, el controlador propuesto puede predecir la dinámica desconocida del sistema generada durante el retardo y compensar estas dinámicas a través del rechazo de perturbaciones bajo control de retardo temporal. Este enfoque utiliza el mecanismo de optimización para determinar los parámetros del controlador, donde se emplea el algoritmo genético (GA) con la integral del error absoluto ponderado por el tiempo (ITAE) como función de aptitud. El controlador propuesto se valida controlando sistemas de segundo orden con retardo temporal. Se consideran como plantas controladas sistemas de Tipo 0, Tipo 1 y Tipo 2, con perturbaciones (dinámicas desconocidas debido al retardo y perturbaciones externas), junto con el ruido de medición presente. El método del controlador propuesto se compara con métodos de vanguardia, como el método ADRC modificado basado en retardo temporal y el método de controlador basado en ESPO. Los hallazgos indican que el método propuesto en este documento supera a sus competidores existentes al compensar las dinámicas durante el retardo temporal y muestra un comportamiento robusto, un rechazo de perturbaciones mejorado y un grado razonable de resiliencia al ruido.