Controladores robustos do tipo LQG/LTR de ordem reduzida para sistemas MIMO com saídas independentes de seus modos não dominantes

O objetivo principal desta dissertação é apresentar uma solução eficiente, prática e de simples implementação para um problema recorrente em projetos de controladores robustos multivariáveis do tipo LQG/LTR: a elevada ordem que estes controladores podem obter dependendo das complicações apresentadas pelo sistema dificultando para que este possa ser controlado de maneira satisfatória. Para que esta meta seja alcançada, é apresentada uma técnica de redução do modelo de sistemas com metodologia bastante descomplicada, dispensando qualquer necessidade de complexas programações para a sua utilização. Esta metodologia porém, é somente aplicável a uma classe bastante específica de sistema. Em suma, o sistema deve possuir variáveis de estado desacopladas do restante do sistema, ou seja, variáveis que não sofram influências de outras e que também não provoquem grande efeito nas saídas do sistema. Foi escolhido um sistema multivariável de sexta ordem, com duas entradas e duas saídas para que a técnica de redução de ordem de modelo seja testada. Este sistema possui as características especiais mencionadas anteriormente bem como exige o projeto de compensador dinâmico e a adição de integradores às suas saídas para que seja controlado adequadamente. Este trabalho pretende apresentar o procedimento de todo o projeto mencionado, desde a obtenção de um modelo de ordem reduzida até a implementação do controlador LQG/LTR. Em seguida, o controlador obtido é testado através de diversas simulações e os resultados encontrados são discutidos para a avaliação da eficácia e da praticidade do método proposto para obtenção de controladores de ordem reduzida.

ABSTRACT: This thesis’ main goal is to introduce an efficient, practical and easy to implement solution to a recurring problem in projects of LQG/LTR multivariable robust controllers: the high order these controllers may obtain depending on the complications presented by the system hampering its control in a satisfactory way. For this goal to be achieved, a system model reduction technique with very simple methodology is introduced, dispensing any needs of complex programming for its use. This methodology however, is only applicable to a very specific class of system. Summarizing, the system must have state variables decoupled from the rest of the system, that is, variables that don’t not influenced by others and that also don’t cause major effects on the system’s outputs. It was chosen a sixth order multivariable system having two inputs and two outputs for the model order reduction be tested. This system has the special characteristics mentioned before and also demands a dynamic compensator project as well as the integrators addition to its outputs so it can be controlled adequately. This text intends to show the procedure for the whole project, since the reduced order model achievement to the LQG/LTR controller implementation. Then, the obtained controller is tested through several simulations and the attained results are discussed for effectiveness and practicality evaluation of the proposed method for reduced order controller project.