Controlabilidade. Uma representação (ou realização) de um sistema dinâmico no espaço de estados:

Documentos relacionados
Controlabilidade. Uma representação (ou realização) de um sistema dinâmico no espaço de estados:

SISTEMAS REALIMENTADOS

Realimentação de Estado Sistemas SISO

SEM Sistemas de Controle. Aula 4 - Controladores PID, Avanço, Atraso, Esp. Estados

FUNDAMENTOS DE SISTEMAS LINEARES PARTE 2

Controle utilizando variáveis de estado - v1.1

Estimadores ou Observadores de Estado

Realimentação e Observador no Espaço de Estados Revisão

1 Controlabilidade, observabilidade e estabilidade de sistemas em tempo contínuo

EES-20: Sistemas de Controle II. 06 Setembro 2017

Redução de Múltiplos Subsistemas. Carlos Alexandre Mello. Carlos Alexandre Mello 1

1. Realimentação de Estado: sistemas MIMO

14 Estimador assintótico

Observabilidade, Decomposição Canônica

6 Controlador de Estado

SEM-5828 Sistemas de Controle Lista 4 Resolução. Adriano Almeida Gonçalves Siqueira

-GNE219 - Controle em Espaço de Estados

Capítulo 8: Estado. Samir A. M. Martins 1. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Associação ampla entre CEFET MG e UFSJ

Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Elétrica ENG04037 Sistemas de Controle Digitais

X. MÉTODOS DE ESPAÇO DE ESTADOS

EES-20: Sistemas de Controle II. 21 Agosto 2017

Teoria de Sistemas Lineares I

LISTAS DE EXERCÍCIOS PTC Controle Linear Multivariável (Pós-Graduação) Prof. Paulo Sérgio Pereira da Silva

EES-49/2012 Correção do Exame. QBM1 Esboce o diagrama de Nyquist para a seguinte função de transferência:

ANÁLISE DE SISTEMAS LINEARES NO ESPAÇO DE ESTADOS

Samir A. M. Martins 1

DAS 5142 Sistemas Dinâmicos

Aula 18. Carlos Amaral Fonte: Cristiano Quevedo Andrea

Controle por Rastreamento em Espaço de Estados

Análise Dinâmica de Sistemas Mecânicos e Controle

Revisão - Controlabilidade e observabilidade - SLIT.

Estabilização de Sistemas a Excitação Persistente

1 Sistema Máquina-Barra in nita: apresentação e modelagem

Sistemas Dinâmicos Lineares

Modelagem de Sistemas de Controle por Espaço de Estados

Trabalho para ser realizado no MATLAB Controle Multivariável PTC-2513 Prof. Paulo Sérgio

EES-20: Sistemas de Controle II. 10 Novembro 2017

Sistemas de Controle de Aeronaves

Cap. 3 - Observabilidade e desacoplamento da Saída

LABORATÓRIO DE SISTEMAS DE CONTROLE II 4 PROJETO DE CONTROLADORES E DE OBSERVADORES NO ESPAÇO DE ESTADOS. 4.1 Colocação do Problema

Controle Ótimo e Filtro de Kalman - Estabilizador 2

Teoria de Sistemas Lineares I

IV. ESTABILIDADE DE SISTEMAS LIT

Controlo Em Espaço de Estados. Trabalho de Laboratório nº 2

Controle por Rastreamento em Espaço de Estados

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA DA USP ANDRÉ DE SOUZA MENDES PROJETO DE OBSERVADOR DE ESTADOS PARA UM CARRO

Sistemas Dinâmicos e Caos Lista de Problemas 2.1 Prof. Marco Polo

EES-20: Sistemas de Controle II. 31 Julho 2017

Controle de Conversores Estáticos Retroação de estados: Projeto por alocação de pólos. Prof. Cassiano Rech

EES-20: Sistemas de Controle II. 08 Novembro 2017

Estabilidade. Samir A. M. Martins 1. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica Associação ampla entre UFSJ e CEFET MG

Estabilização Robusta

Estabilidade entrada-saída (externa).

Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Controlo em Espaço de Estados

EE-253: Controle Ótimo de Sistemas. Aula 6 (04 Setembro 2018)

Aula 6 - Desempenho e Estabilidade MIMO, Ganho Pequeno

Cap. 4 - Formas Canônicas e

Estabilização Robusta

SCILAB: MÓDULO 4 SISTEMAS E CONTROLE

Controlo em Espaço de Estados Professor Catedrático: João Miranda Lemos

Teoria de Controle (sinopse) 8 Controlabilidade. J. A. M. Felippe de Souza

RESOLUÇÃO 3 a PROVA CONTROLE DINÂMICO - 2 /2015

Observadores Funcionais para Sistemas de Primeira Ordem Generalizados

Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Elétrica ENG04037 Sistemas de Controle Digitais

Aula 9. Carlos Amaral Cristiano Quevedo Andrea. UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná DAELT - Departamento Acadêmico de Eletrotécnica

Controle Robusto H 2

Retroacção Linear de Variáveis de Estado

IMPLEMENTAÇÃO DE UM ESTIMADOR DE ESTADOS NUM SIMULADOR DE SISTEMA DE CONTROLE DE ATITUDE DE SATELITES

Controle e Sistemas Não lineares

EES-20: Sistemas de Controle II

Posteriormente adaptei algumas das funções para a cadeira de Controlo Digital.

Autovetor e Autovalor de um Operador Linear

PROJETO DE CONTROLADORES A PARTIR DO PLANO S. critério Routh-Hurwitz análise de estabilidade análise de desempenho

CA2COD1: COD CONTROLE DIGITAL. Profa. Mariana Cavalca

Capítulo 2 Dinâmica de Sistemas Lineares

EES-20: Sistemas de Controle II. 22 Setembro 2017

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO Mestrado Integrado em Engenharia Física Tecnológica Ano Lectivo: 2007/2008 Semestre: 1 o

MAT-27 Lista-09 Outubro/2011

Sistemas de controle. Prof. André Schneider de Oliveira

Matrizes e Linearidade

5 a Lista de Exercícios de Introdução à Álgebra Linear IMPA - Verão Encontre os autovalores, os autovetores e a exponencial e At para

Métodos de Física Teórica II Prof. Henrique Boschi IF - UFRJ. 1º. semestre de 2010 Aula 7 Ref. Butkov, cap. 9, seções 9.3 e 9.4

Modelagem e Controle de Sistemas Veiculares de Suspensão Ativa

Sumário. CAPÍTULO 1 Introdução 1. CAPÍTULO 2 Terminologia dos Sistemas de Controle 14

COMPENSAÇÃO CP s(s+2)(s+8) CP1- Dada a FT em malha aberta G(s) = de um sistema com realimentação

Análise Dinâmica de Sistemas Mecânicos e Controle

Cap.2. Representação de Estado e Controlabilidade

Introdução ao Controle em Espaço de Estados - Projeto- Servomecanismo

1 O que pode ser dito sobre um compensador com função de transferência G C (s) = s + 2

EES-20: Sistemas de Controle II. 01 Setembro 2017

Estados Prof: Marcos Lajovic Carneiro Aluno (a): Laboratório Resumo Experimentos da Modelagem no Espaço dos Estados

EES-20: Sistemas de Controle II. 02 Outubro 2017

Fundamentos de Controlo

Sinais e Sistemas. Conceitos Básicos. Prof.: Fábio de Araújo Leite

Controle de Processos Aula: Estabilidade e Critério de Routh

Redução de Subsistemas Múltiplos

Condições de Equilíbrio de Vôo. Linearização.

SEM 538 Sistemas de Controle II

Lista de Exercícios 3 e soluções

Transcrição:

Controlabilidade Uma representação (ou realização) de um sistema dinâmico no espaço de estados: x Ax Bu ou equivalentemente o par (A, B), é dito controlável (completamente controlável, de estado controlável) se, para qualquer estado inicial x 0, qualquer tempo t 1 > 0 e qualquer estado final x 1, existe uma entrada u(t) tal que x 0 seja levado a x 1 em t 1. Caso contrário o sistema é não-controlável (não é completamente controlável, é de estado não-controlável).

Controlabilidade (cont.) Se um sistema é controlável, então é possível levá-lo de qualquer estado inicial para qualquer estado final em tempo finito usando suas entradas. Se um sistema é controlável, então é possível alocar arbitrariamente os polos do sistema através de realimentação de estado. Obs: dependendo da posição relativa dos novos polos, os ganhos podem ser demasiadamente elevados e a precisão necessária pode tornar a alocação impraticável.

Controlabilidade (cont.) O par (A, B) é controlável se e só se a matriz de controlabilidade: Pc B AB A B A B 2 n 1 [ ] tiver pleno posto de linhas.

Sistema Estabilizável Um sistema, ou representação (ou realização) de um sistema no espaço de estados: x Ax Bu ou equivalentemente o par (A, B), é dito estabilizável se todos os modos não-controláveis do sistema forem estáveis. Isto é, se os polos que não podem ser alocados através da realimentação de estado forem estáveis.

Observabilidade Um sistema (representação, realização) x Ax Bu, ycx Du ou equivalentemente o par (A, C), é dito observável se, para todo tempo t 1 > 0 o estado inicial puder ser determinado a partir dos históricos da entrada u(t), e da saída y(t) no intervalo [0, t 1 ]. Caso contrário o sistema é nãoobservável.

Observabilidade (cont.) Se um sistema é observável, então é (teoricamente) possível obter o histórico de estado a partir das medidas de y(t) e u(t) para algum período de tempo dado. Se um sistema é observável, então é possível alocar arbitrariamente os polos da dinâmica do erro de um observador de estado., Obs: dependendo da posição dos polos, os ganhos do observador podem ser demasiadamente elevados e a precisão necessária pode tornar a alocação impraticável

Observabilidade (cont.) O par (A, C) é observável se e só se a matriz de observabilidade Po C CA n 1 CA tiver pleno posto de colunas.

Sistema Detectável Um sistema (representação, realização) x Ax Bu, ycx Du ou equivalentemente o par (A, C), é dito detectável se todos os modos não-obseráveis do sistema forem estáveis. Isto é, se os polos que não podem ser alocados através, dos ganhos do observador de estado forem estáveis

Observador de Estado: Polos da dinâmica de estimação/erro = autovalores de A LC

Observador de Estado Diagrama de blocos para D=0

Observador de Estado Diagrama de blocos para D=0

Observador de Estado Diagrama de blocos para D=0

Observador de Estado Diagrama de blocos para D=0

Observador de estado det(si-a+lc) = polinômio característico desejado det(m)=det(m T ) det(si-m)=det([si-m] T )=det(si-m T ) autovalores M = autovalores de M T Queremos autovalores de A-LC = polos desejados Ou autovalores de [A-LC] T = polos desejados Autovalores de A T -C T L T = polos desejados Que é idêntico ao problema de alocação de polos com realimentação de estado: Autovalores de A-BK = polos desejados

Observador de estado A dinâmica do observador deve ser mais rápida do que aquela desejada para a planta. Ou seja a parte real dos autovalores de A-LC (que precisa ser negativa para que o observador seja estável) precisa ser maior (em módulo) do que a parte real dos polos desejados para a dinâmica do sistema. Em geral a parte real dos polos do observador deve ser de 2 a 6 vezes a parte real do polo mais rápido do sistema. Observadores com dinâmica muito rápida são sensíveis a ruídos de medição que podem comprometer as estimativas.

Observador de estado (exemplo) Δ Odes (s) = (s+5)(s+10)

Observador de estado (exemplo, cont.)

Realimentação de estado com observador

Realimentação de estado com observador Escrevendo a dinâmica em função de x e e:

Realimentação de estado com observador A equação de estado é a seguinte (estados: x e e): Autovalores do observador e da planta são alocados independentemente ( princípio da separação ).

Realimentação de estado com observador (exemplo) azul: saída da planta c/ observador verde: saída do observador vermelho: saída da planta s/ observador