PDF de programación - Sistemas de Control en Red (NCS)

REVISION DE LOS CONCEPTOS DE SISTEMAS DE CONTROL EN RED
PhD Roberto Hincapie

Realizado por :
Carlos Pillajo

CONTROL ADAPTATIVO
El control ADAPTATIVO es un tipo especial de control el cual consiste en adaptar los
parámetros variables de un proceso a fin de mantener un funcionamiento adecuado de
un sistema
Los tipos más comunes de sistemas de control adaptativo son:
Control adaptativo programado
Control adaptativo con modelo de referencia
Control adaptativo auto sintonizable

CONTROL ADAPTATIVO PROGRAMADO

Consiste en programar previo a su uso los
cambios requeridos en el controlador para
adaptarse a las diferentes situaciones en las
que tiene que operar. Como consecuencia se
necesita:
• un conocimiento previo del proceso
• una cuantificación de cómo deben

cambiarse los parámetros del controlador
ante cambios en las características del
proceso

CONTROL ADAPTATIVO CON MODELO DE REFERENCIA

El componente clave de un sistema MRAC es el modelo de referencia. Este deben
consistir en un modelo de lazo cerrado de cómo el sistema debe responder a
cambios en el punto de consigna. Puede ser:
una trayectoria de referencial
un modelo detallado de lazo cerrado
El programa de adaptación suele ser un algoritmo de optimización de parámetros
que minimiza (o maximiza) una determinada función objetivo (ejemplo: la integral
del error al cuadrado

CONTROL ADAPTATIVO AUTOSINTONIZABLE

El elemento distintivo de este tipo de controladores es que toman valores en continuo
de las variables de entrada y salida para estimar en línea y recursivamente los valores
de los parámetros de un modelo aproximado del proceso.
De esta forma los cambios que ocurren con el tiempo en el sistema real (no lineal) son
modelizados mediante un proceso lineal cuyos parámetros van cambiando con el
tiempo para ajustarse lo máximo posible a sistema real.
El modelo lineal actualizado, es usado en continuo en combinación con un
procedimiento pre-especificado de diseño de controladores para generar los
parámetros del controlador que se van a aplicar en cada momento

Gain Scheduling: Los parámetros del controlador se ajustan en función de variables
medibles que se correlacionan bien con los cambios en la dinámica del proceso.
Modelo de Referencia de Sistemas Adaptativos: El controlador consta de dos bucles. el
interior bucle es un bucle de retroalimentación ordinaria. El bucle exterior ajusta el
controlador parámetros de tal manera que el error entre el modelo y el proceso de salida
es pequeña. La reglas de ajuste están diseñados con el fin de asegurar la estabilidad de la
no lineal general sistema de retroalimentación.
Reguladores autoajustable: El controlador consta de dos bucles. El bucle interior es una
bucle de realimentación ordinaria. Los parámetros del controlador son ajustados por el
bucle exterior, que se compone de un estimador de parámetros recursiva y un diseño
cálculo.
Extremum Control de búsqueda: Se trata de un enfoque de control óptimo que se ocupa
de situaciones en las que el modelo de la planta y / o el costo para optimizar no están
disponibles al diseñador pero se supone que las mediciones de entrada y salida de la
planta señales están disponibles. [1]

Sistemas de control en red
Sistemas de control en red (NCS) tradicionalmente se ocupa del modelado, Diseño
y análisis de sistemas dinámicos distribuidos espacialmente que están conectados a
través de algún tipo de red de comunicación compartida (ver Figura ).
NCS se han convertido en una técnica ampliamente utilizada en muchos campos.
Por ejemplo, NCS son actualmente utilizado con éxito en los automóviles [24], la
cirugía a distancia [25], del medio ambiente seguimiento y vigilancia [26], la
automatización de edificios [27], re refinerías y sistemas de energía [28], hápticos
colaboración a través de Internet [29],
Temas de investigación recientes en el área de NCS se trata de control de la
formación de redes ad hoc de los sistemas distribuidos espacialmente, datos
dependientes del sistema requerimientos de velocidad en los canales digitales de
realimentación, la fusión en tiempo real y registro de datos de los sensores
heterogéneos distribuidos, y la teoría de control cooperativo de redes de agentes
autónomos.

Desafíos de control sobre las redes NCS

Desde NCS combinan dos diferentes áreas, a saber, la teoría de control y comunicación
teoría, los desafíos que enfrentan en NCS son diferentes de sistemas de control clásicos.
Entre estos desafíos son los siguientes:
•
• Muestreo y Delay:
• Paquetes Abandonados
• Sincronización:

Los recursos limitados de la red:

Trabajos relacionados

Co-diseño empírico es propuesto por la que un controlador se deriva primero que es
robusto a específico período de muestreo y retrasos, y luego un procedimiento de
programación Se propone que se muestra en los resultados de simulación utilizando
la caja de herramientas Jitterbug a llevar a una QoC deseada y satisfacer las
limitaciones de programación.
Una característica común en los sistemas de control conectados en red es la
necesidad de recursos compartidos. Limitados por el espacio, velocidad y costo, a
menudo la información tiene que ser transmitida mediante un red de comunicación
compartido. Con el fin de gestionar el flujo de información, protocolos que son
activadas por tiempo y por eventos han sugerido sobre los años

Trabajos relacionados

La implementación digital de la red de comunicación introduce un retardo. Por lo
tanto, para un rendimiento preciso, el sistema de control tiene que incorporar
explícitamente el retraso en su diseño. Una buena parte de la investigación sobre
los sistemas de control en red (NCS) esta en el co-diseño
El retraso de control, que tiene una gran impacto en el rendimiento de control, se
considera en el cálculo y asignación de los períodos de trabajo óptimas. Sin
embargo, las plataformas son plataformas simples

Sistemas autoadaptables con conmutación y puesta a punto el uso de varios modelos se
han considerado ampliamente en la última década por lo tanto Standares soluciones
adaptativas , así como soluciones de conmutación de control adaptativo
Switched sistemas de control y áreas relacionadas de sistemas híbridos y control de
supervisión se han estudiado ampliamente en la literatura. Sin embargo, en la mayoría
de estos casos, el diseño o la dependencia de estos interruptores sobre la aplicación
plataforma no se ha hecho
Control adaptativo en NCS es un tema que está siendo explorado relativamente poco
tiempo.

Estrategias

• Estrategias tales como un bucle de retroalimentación para los tiempos de muestreo

se utilizaron para minimizar el jitter.

• Bucle de realimentación en lazo cerrado para ajustar el muestreo período de las

tareas de control con el fin de optimizar un criterio de rendimiento.

• El problema del control y la programación óptima se resolvió mediante la

transformación del sistema en un problema de programación cuadrática entera mixta
• Una estrategia basada en el estado de circuito cerrado se utiliza para determinar una

secuencia de muestreo aperiódica y por lo tanto una correspondiente estrategia de
programación que asegura el rendimiento de control deseado.

• Otros basado en estrategias de eventos se utilizan con el fin de determinar la

secuencia de muestreo

• Un punto final a destacar es las acciones basadas en eventos que se abordan
• Este evento se basa en un error del sistema cae a continuación, o superan un cierto
umbral, sin embargo, la decisión de control real que se toma después del evento es
claramente diferente los dos casos, este evento desencadena el envío o no el envío
de un mensaje de control.



¿Qué son los sistemas de control en red?

Motivación

El gran interés actual en el campo de control en red sistemas resulta del hecho de
que una gran variedad de redes digitales se están haciendo disponibles en todas
partes y se puede utilizar para la implementación de bucles de retroalimentación sin
costo de instalación adicional. Las conexiones inalámbricas facilitar la extensión de la
zona de aplicación de control automático hacia objetos móviles, ya que las variables
medidas y variables de control pueden ser ahora transmitida al controlador de casi
todos los lugares de una planta tecnológica

Figura.- Sin perjuicio de la teoría de control clásica (izquierda) y de la teoría de
sistemas de control digital en red (a la derecha)

¿Porque investigar los Sistemas de Control en Red NCS?

Las nuevas estructuras de control no pueden ser manejados con los métodos
tradicionales por dos razones.
En primer lugar, el modo por eventos de operación de red digital sistemas viola la
condición previa de la teoría de control en tiempo discreto que los datos se procesan y se
transmiten con una frecuencia de muestreo constante.
En segundo lugar, la estructura de la red no es por lo general pre-definido, pero el tema
del control diseño. Los enlaces de datos incluso pueden ajustarse a las necesidades y la
técnica restricciones.
La investigación sobre los sistemas de control digital en red se ocupa de cuestiones
nuevas relacionadas con el modelado de sistemas dinámicos, el análisis de sistemas de
retroalimentación, y el diseño de controladores distribuidos.

Ejemplos de sistemas de control en red

• Telerobotics
• Traffic control
• Future crossroad management
• Smart grid
• Ambient intelligence:


Propiedades de las redes de comunicación digital

Estos ejemplos muestran que el tipo de redes consideradas en el campo de "sistemas de
control en red" tienen las siguientes propiedades:
• Las redes están abiertas y no homogénea con el cambio de topología y nodos.
• Las redes se comportan de manera no determinista en dependencia del número de
nodos, los vínculos y la carga utilizada.
• Las redes proporcionan una estructura de comunicación flexible, incluso para el móvil
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