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    Reset control of multiple-input single-output systems
    (Universidad de Murcia, 2023-07-03) Sáez Pérez, José Francisco; Baños Torrico, Alfonso; Escuela Internacional de Doctorado
    La presente tesis se enmarca en la disciplina de sistemas de control, y trata sobre el desarrollo de estrategias de control reseteado e híbrido aplicables a sistemas de múltiple entrada y una salida (MISO). El control reseteado es un tipo de control en el cual los estados de los controladores vuelven a su posición inicial en respuesta a un cierto evento, como puede ser un cruce por cero. La motivación práctica de considerar este control, o más generalmente estrategias de control híbridas (que aúnan dinámicas continuas y discretas) viene del hecho de que, al ser un control no lineal, posee la capacidad de superar las conocidas limitaciones inherentes a estrategias de control lineales e invariantes en el tiempo. Este tipo de control está bien estudiado en el caso de sistemas de una entrada y una salida (SISO), habiéndose desarrollado en las últimas décadas formalismos matemáticos que han permitido la derivación de diversos resultados teóricos, así como numerosas aplicaciones prácticas. Sin embargo, solo unos pocos trabajos hasta la fecha han tratado de extender estos resultados a sistemas multivariable. Los sistemas MISO constituyen una clase particular de sistemas multivariable en los que varias entradas de control están disponibles para controlar una única salida; las estrategias de control retroalimentado MISO se enfocan comúnmente en repartir la carga de control de forma adecuada entre las diferentes entradas para lograr un mejor rendimiento y robustez. Los objetivos de la tesis son, en primer lugar, la formalización de diferentes tipos de sistemas de control reseteado MISO en el formalismo de Inclusiones Híbridas (HI). En segundo lugar, el análisis de las propiedades teóricas de estos sistemas incluyendo la estabilidad y robustez. En tercer lugar, el estudio de nuevas estrategias híbridas que extiendan resultados conocidos en el caso SISO al caso MISO, incluyendo la derivación sistemática de una metodología de diseño apropiada para sistemas MISO bajo diferentes configuraciones y objetivos de control. Finalmente, la aplicación práctica de los desarrollos anteriores en un sistema experimental. La metodología e instrumentación utilizada durante el desarrollo de la tesis ha incluido, además de una búsqueda bibliográfica exhaustiva, el uso de la plataforma de programación MATLAB y su entorno de simulación Simulink para la puesta a prueba de las diferentes estrategias de control MISO, así como para el control de la planta piloto experimental a través de un autómata que se comunica con MATLAB mediante un servidor OPC. Los resultados obtenidos incluyen: la formalización de un sistema de control reseteado MISO, considerando las estructuras de control MISO en serie y en paralelo, así como diferentes leyes de reseteo y la posible presencia de asincronicidad; la derivación de una nueva estrategia de control híbrido basada en reset, la estrategia “reset-and-hold”, específica para sistemas SISO y MISO con retardo temporal, y su formalización matemática; la derivación de condiciones de estabilidad y well-posedness para todos los sistemas anteriores; la propuesta de reglas de ajuste que consiguen una “respuesta plana” en sistemas de primer orden MISO en paralelo sin retardo y SISO y MISO en paralelo con retardo (estos últimos utilizando la estrategia reset-and-hold), así como una metodología de diseño para sistemas sin retardo de orden alto; y finalmente, una breve exploración de estrategias de diseño para otros tipos de sistemas, tales como sistemas MISO en serie o sistemas de control de rango partido. Las reglas de ajuste para sistemas MISO con retardo se han aplicado con éxito en el control MISO 2×1 de un intercambiador de calor en una planta piloto de procesamiento de alimentos, encontrándose una reducción significativa en el sobreimpulso máximo y conservándose el tiempo de subida respecto a su equivalente lineal.