Multivariable data-driven control : non-minimum phase systems, state-feedback and controller certification - Silva, Gustavo Rodrigues Gonçalves da (2019)
Esta tese aborda métodos de controle baseados em dados para sistemas multivariáveis, com foco em sistemas de fase não-mínima e uma abordagem utilizando realimentação de estados dentro do escopo do Regulador Linear Quadrático. Como a hipótese principal no controle baseado em dados é que não se tem um modelo da planta, controladores obtidos com esses métodos não possuem garantias de resultar em uma malha fechada estável, então o problema de certificação do controlador também é tratado em uma abordagem baseada em dados. O objetivo é alcançar métodos aprimorados de controle multivariável baseados em dados para lidar com uma variedade de sistemas e que gerem controladores estabilizantes e com desempenho similar ao especificado. Uma abordagem é a extensão direta de métodos baseados em dados existentes, os quais lidam com o problema de controle por Modelo de Referência considerando, então, a representação por matriz de transferência. Nesse caso, atenção especial é dada para sistemas de fase não-mínima e neste trabalho dois métodos baseados em dados são estendidos com um critério flexível para lidar com esse problema e com diferentes estruturas do modelo de referência. Outra opção é considerar a representação de sistemas em espaço de estados e o respectivo projeto de realimentação de estados. Para isso, é proposto um algoritmo a fim de sintonizar um Regulador Linear Quadrático para horizonte infinito; nesse caso, não há restrições ao lidar com sistemas de fase não-mínima. Por fim, um método direto baseado em dados para estimação da norma H1 é proposto e aplicado ao problema de certificação, junto com o subproduto da estimativa (os parâmetros de Markov do sistema), a fim de resolver o problema de garantia de estabilidade em métodos baseados em dados. A aplicação desses métodos em simulação e em experimentos reais mostram a aplicabilidade e as melhorias propostas. Além disso, mostra-se que a abordagem não-paramétrica proposta para o problema de certificação supera a abordagem por identificação do sistema. Portanto, este trabalho fornece novas ferramentas e um certo nível de refinamento na teoria para métodos de controle multivariável baseados em dados. Sobretudo, todas as soluções propostas requerem apenas um experimento no sistema real (ou dois no caso com ruído).