Observer-Based PD Controller for a Class of High Order Linear Unstable Delayed Systems

Authors

Keywords:

linear systems, delay systems, stability, Fuzzy Observability

Abstract

In this paper it is considered the stabilization and control of a class of high order linear systems that are subject to constant time delay at the input-output channel. In particular, systems with two unstable poles and any number of real or complex conjugate stable poles are studied. To improve the solutions existing in the literature, a new proposal for the solution of the considered problem is taken into account consisting in the design of an observer and a Proportional–Derivative PD controller to assure stable closed–loop performance, establishing by means of a frequency analysis necessary and sufficient conditions for the proposed control strategy. The proposal novelty is the inclusion of the PD control action in the observer that allows to estimate internal signals used in the solution. This configuration offers advantages in the time delay size that can be handled and on the control performance of the closed loop system. A practical design procedure is presented to determine the value of the controller gains. Numerical simulations examples are presented to show the operation of the proposal.

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Author Biographies

Gonzalo Duchén Sánchez, Instituto Politécnico Nacional

Gonzalo Duchén Sánchez nació en Sucre, Bolivia en 1962. Desde 1982 radica en México D.F. Estudió  Ingeniería Electrónica en la UAM Iztapalapa de 1982 a 1987 y realizó estudios de Doctorado en la misma universidad. Trabajó en la UAM Iztapalapa de 1987 a 1997 y a partir de entonces trabaja en la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación (SEPI) de la ESIME, Unidad Culhuacan del IPN, Sus áreas de interés son los sistemas reconfigurables y sus aplicaciones al control, tratamiento de señales y criptografía. En su tiempo libre gusta leer y escuchar música.

Basilio del Muro Cuellar , Instituto Politecnico Nacional (Mexico)

Basilio del Muro Cuéllar es Ingeniero Industrial en Eléctrica por el Tecnológico de Morelia (1988),Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica con especialidad en Control Automático por el CINVESTAV1992) y Doctor en Ciencias para la Ingeniería en la especialidad de Control Automático por la Escuela Central de Nantes – Universidad de Nantes, Francia (1997). Desde 2005 se desempeña como profesor e investigador de tiempo completo en la Sección de Posgrado de la ESIME unidad Culhacán del Instituto Politécnico Nacional. Sus principales líneas de investigación incluyen el control de sistemas con retardo.

Juan Francisco Marquez Rubio, Instituto Politécnico Nacional

Juan Francisco Márquez Rubio recibió su Ph.D. en 2012 del Instituto Politécnico Nacional (IPN), ESIME Culhuacán en México. Actualmente es Profesor en el Instituto Politécnico Nacional, ESIME Culhuacán. Sus intereses de investigación incluyen problemas de observación, control y robustez además de métodos para el análisis de sistemas retardados.

Martín Velasco Villa, CINVESTAV-MEXICO

Martín Velasco-Villa realizó sus estudios de Maestría y Doctorado (1994) en el Cinvestav, México. Realizó además una estancia Postdoctoral en la Escuela Central de Nantes, Francia. Actualmente es profesor de tiempo completo en la Sección de Mecatrónica del Departamento de Ingeniería Eléctrica del Cinvestav. Sus áreas de interés son el análisis y control de sistemas lineales y no lineales con retardo y su aplicación en sistemas electromecánicos, en particular la robótica móvil.

Miguel Angel Hernández Pérez , Universidad Veracruzana

Miguel Ángel Hernández Pérez es egresado de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo como ingeniero en Electrónica y Comunicaciones en 2009. Realizó sus estudios de Posgrado en el Instituto Politécnico Nacional donde obtuvo el grado de Maestro en Ciencias de Ingeniería en Microelectrónica en 2012 y el grado de Doctor en Comunicaciones y Electrónica en 2015. Actualmente es Profesor Investigador en el Instituto de Ingeniería de la Universidad Veracruzana. Sus temas de investigación se encuentran en el área de control lineal, análisis y modelado de sistemas con tiempo de retardo y sus aplicaciones, robótica móvil.

References

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Published

2021-09-13

How to Cite

Duchén Sánchez, G., del Muro Cuellar , B., Marquez Rubio, J. F., Velasco Villa, M., & Hernández Pérez , M. A. (2021). Observer-Based PD Controller for a Class of High Order Linear Unstable Delayed Systems. IEEE Latin America Transactions, 20(2), 291–300. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/5641

Issue

Vol. 20 No. 2 (2022): Ordinary Issue

Section

Articles