Simplified filtered Smith predictor for high-order dead-time processes

Torrico, Bismark C.; Pereira, René D. O.; Sombra, Andresa Kelly Ribeiro; Nogueira, Fabrício G.

doi:10.1016/j.isatra.2020.10.007

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“…Este preditor consiste em uma estrutura de controle que desloca o atraso para fora da malha de realimentação, fazendo com que o controlador atue sobre o processo como se a dinâmica de malha fechada não apresentasse atraso (Palmor, 1996). Dentre as aplicações dos preditores de Smith filtrados (em inglês, filtered Smtih predictor (FSP)) para sistemas sujeitos a não linearidades na entrada, em (Lima et al 2015) é proposto uma estrutura utilizando o FSP para entradas representadas por funções não lineares, onde os resultados demonstram que a predição filtrada para o atraso de tempo pode ser projetada para atender um compromisso entre a robustez, estabilidade interna e rejeição de perturbações, valendo-se as mesmas propriedades para o FSP linear apresentado em (Normey-Rico et al 2007;Torrico et al 2020). A utilização do preditor de Smith filtrado pode ser vista em aplicações práticas (Lima et al 2016;Saback et al 2020).…”

Section: Introductionunclassified

Preditor de Smith Baseado em Receptâncias para Sistemas de Segunda Ordem com Atraso e Compensação de Zona Morta

Duarte

Santos

Araújo

2021

Procedings Do XV Simpósio Brasileiro De Automação Inteligente

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Nonlinearities such as dead zone and time delay are, in general, present in real physical systems. They have several adverse effects, affecting the performance of control systems, which can lead to instability. In this context, the objective of this work is to present a second order systems control strategy based on a filtered Smith predictor approach for time delay compensation, including dead zone compensation using inverse function in system state feedback, using receptance approach at the frequency domain. Such proposal uses a filtered prediction error that considers the effects of these nonlinearities, and can be applied to mitigate the undesired effect of weakly damped eigenvalues. A numerical experiment is presented to illustrate the effectiveness of the proposed approach.Resumo: Certas características de sistemas, como o atraso de tempo e a zona morta, estão presentes em diversos sistemas físicos reais. Elas apresentam múltiplos efeitos adversos, afetando o desempenho dos sistemas de controle, podendo levar à instabilidade. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é apresentar uma estratégia de controle de sistemas de segunda ordem baseada em preditor de Smith filtrado para compensação do atraso de tempo, incluindo-se a compensação de zona morta por função inversa na realimentação de estados do sistema, sendo o projeto realizado utilizando receptâncias no domínio da frequência. Tal proposta utiliza um erro de predição filtrado incorporando os efeitos dessas não linearidades, podendo ser aplicado para atenuar o efeito indesejado de autovalores fracamente amortecidos. É apresentado um exemplo de simulação numérico, para ilustrar a eficácia da abordagem proposta.

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