Sintonia de laços de anti-windup baseada em dados

Abstract

Este trabalho trata da sintonia de laços de anti-windup no âmbito de controle baseado em dados a partir da proposição de um método intitulado Virtual Anti-Windup Tuning (VAWT). A partir de uma fatoração coprima do controlador, a saída do sistema com saturação é dividida em duas parcelas: a resposta nominal, que seria a resposta do sistema sem saturação; e o desvio em relação à resposta nominal, causado pela saturação do sinal de controle. Considerando que esse desvio na resposta nominal pode ser representado como um distúrbio de entrada, o método VDFT é adaptado para projetar um laço de anti-windup dinâmico que resulte na resposta especificada por um dado modelo de referência. Simulações em Matlab/Simulink® são utilizadas para avaliar o impacto de algumas escolhas de projeto como o modelo de referência desejado e o sinal de coleta de dados. Foi observado que, em alguns casos, a escolha do modelo de referência permite regular quanto tempo o sistema permanece saturado. Além disso, para algumas plantas, foi observada uma melhora significativa do seguimento de referência quando comparado ao laço de anti-windup estático baseado nos ganhos do controlador usualmente empregado na literatura.

This work deals with anti-windup tuning in the field of data-driven design accordingly to the proposition of a method entitled Virtual Anti-Windup Tuning (VAWT). Based on a coprime factorization of the controller, the system output with saturation is separated into two parts: the nominal response, which would be the system response without saturation; and the deviation from the nominal response caused by the control signal saturation. Considering that this deviation in the nominal response can be represented as an input disturbance, the VDFT method is adapted to design a dynamic anti-windup loop that results in the response specified by a given reference model. Matlab/Simulink® simulations are used to evaluate the impact of some design choices such as the desired reference model and the data collection signal. It was observed that, in some cases, the choice of the reference model allows the regulation of how long the system remains saturated. Furthermore, for some plants, a significant improvement in the reference tracking was observed when compared to the static anti-windup loop based on the gains of the controller usually used in the literature.