Control avanzado
L'àrea de control avançat del CER CS2AC-UPC engloba el disseny i la implementació digital de sistemes de control de processos complexes (generalment no lineals i distribuïts) sotmesos a restriccions de funcionament i que requereixen l'acompliment d'unes determinades prestacions de funcionament. El control avançat es beneficia dels avenços en computació i comunicacions per poder abordar el control de processos complexes. No obstant, la xarxes de comunicació poden introduir nous transitoris, interferències, imprecisions en les mesures que posen en risc l'estabilitat o les prestacions dels sistemes dinàmics controlats.
D'altra banda, les decisions d'enginyeria per el control de sistemes complexes es prenen habitualment sense disposar del complert assessorament de les eines teòriques i analítiques més recents que haurien de ser la clau per a l'aplicació de noves tècniques per a la presa de decisions. Un altre problema apareix quan la teoria no es capaç de donar solucions a problemes pràctics, habitualment aquesta dificultat es cobreix mitjançant la realització de extenses simulacions i/o assaigs experimentals, fet per el qual cal temps i recursos (un exemple són les aplicacions aeroespacials). Hi ha molt poques, gairebé cap aplicació, on la teoria "s'acobla" perfectament amb l'aplicació real, sense necessitat de modificacions o retocs. Així mateix, aquesta dificultat és més important com més crítiques són les aplicacions, les quals poden derivar en situacions de perill o de costos descomunals (cas de les plantes nuclears). D'altra banda, aquestes dificultats són les que empeny el motor de la recerca aplicada, que manté ocupats tant a teòrics com a pràctics de diverses àrees de l'Enginyeria.
Com a resum els objectius que aquest àmbit es planteja resoldre el CER CS2AC-UPC són:
- la resolució de problemes pràctics de certa complexitat, i
- la generació (i possible solució) de noves formulacions teòriques sorgides de la pràctica.
El grup de recerca SAC disposa de diversos Vehicles Aeris No Tripulats (UAV, de l'anglès Unmanned Aerial Vehicles) i porta a terme diferents projectes amb ells. La flota de UAV conté tant vehicles comercials completament autònoms com simples helicòpters de joguina, passant per altres vehicles de categories intermitjes que s'han modificat i fet autònoms als nostres laboratoris.
 |
 |
 |
 |
Totes aquestes plataformes i instal·lacions s'utilitzen principalment per dissenyar models, identificar els seus paràmetres i assajar controladors i estructures de control d'actitud, velocitat i trajectòria. Es tracta de plataformes que comporten reptes teòrics i experimentals importants donat que són fortament no lineals, multivariables, acoblades i inestables. Però, a més, donen peu a l'estudi d'altres problemes molt interessants que estan relacionats, com són l'estimació de la posició a través de visió per computador o la implementació d'algoritmes de control en temps real, etc. En els enllaços de les imatges superiors hi ha explicacions d'alguns dels projectes realitzats.
Actualment l'energia eòlica s'ha posicionat com la font d'energia neta i renovable amb més possibilitats de reemplaçar part dels mitjans convencionals de generació d'electricitat més contaminants i escassos. Això és conseqüència, en part, del desenvolupament de noves tecnologies i materials que han donat lloc a aerogeneradors de major escala, més fiables i eficaços. En aquest context, el control juga un rol molt important, ja que aquest no només permet un aprofitament més eficaç de l'aerogenerador, sinó que també redueix les seves càrregues aerodinàmiques i mecàniques, amb el conseqüent increment de la seva vida útil. El control dels aerogeneradors ha estat abordat amb una gran varietat d'eines de control no lineal. Més recentment, el control s'ha plantejat en el marc dels sistemes LPV, amb l'objectiu de considerar explícitament la incertesa dels models i obtenir controls per programació de guany amb garanties d'estabilitat. Si bé els controladors LPV permeten un disseny més rigorós, encara queda certa bretxa per superar per a la seva aplicació a aerogeneradors comercials. En particular, cal abordar aspectes numèrics que minimitzin els càlculs en línia amb vista a la seva implementació en ordinadors industrials. Així mateix, cal el plantejament d'eines per a traduir els complexos models d'aerogeneradors a models orientats al control, la qual cosa implica la reducció del seu ordre i la determinació de cotes de la seva incertesa.
El grup SAC ha col.laborat en aquests temes amb l'empresa ECOTECNIA i vol disposar de simulacions d'alta fidelitat i aerogeneradors reals. La problemàtica és similar al cas anterior a la qual s'agrega la dels fenòmens de flexibilitat de les estructures, per la seva grandària.
Compartir: