Cooperative control of dynamic systems through communication network

Orientador: José Cláudio Geromel Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: Nesta dissertação, são propostas técnicas de projeto de controladores para sistemas dinâmicos lineares que disputam uma faixa do canal de comunicação e são controlados através de sinais de controle transmitidos por um canal com largura de banda limitada. A fim de obter um controlador para estes sistemas em rede, são apresentadas três abordagens de controle distintas, a saber: controle centralizado, controle descentralizado e controle desacoplado. Desenvolvemos, para cada uma das abordagens propostas, um método de cálculo das matrizes de controle e da regra de comutação, baseado em um sistema de desigualdades matriciais lineares capaz de melhorar o desempenho. Os resultados teóricos são aplicados em um exemplo prático constituído por dois pêndulos invertidos que devem ser controlados através de uma rede de comunicação de tal forma a mantê-los em equilíbrio na posição vertical para cima. O projeto, a implementação e a validação dos resultados através de simulação numérica de cada uma das estratégias de controle sugeridas foram realizados e comparações dos resultados obtidos para cada uma delas colocam em evidência que o controle desacoplado resulta na estratégia mais eficiente para solucionar o problema abordado Abstract: In this work, new design techniques for networked control systems are proposed. The main feature is that the control signal transmission must be done in a cooperative basis in order to take into account the channel bandwidth limitation. Three different control strategies are considered, namely: centralized, decentralized and decoupled control. For each control structure we propose a switching rule able to improve performance, expressed in terms of linear matrix inequalities. The theoretical results are applied to the control of two inverted pendulums mounted in two independent cars. They are controlled through a communication channel with limited bandwidth by taking into account a performance index. Several comparisons put in clear evidence the most useful and efficient control strategy to solve the proposed problem is decoupled control Mestrado Automação Mestra em Engenharia Elétrica