Resumen de Some contributions in networked control systems based on fractional calculus
Los sistemas automáticos futuros, e incluso los usados hoy en día, consistirán en un gran número de dispositivos inteligentes y sistemas de control conectados mediante redes de comunicación locales o globales. Los sistemas de control en red (NCSs, del término inglés Networked Control Systems), también llamados sistemas de control basados en red (Network Based Control Systems, NBCSs), son sistemas de control realimentados donde los sensores, actuadores y elementos de cómputo están conectados a través de una red de comunicación o cualquier otro medio compartido.
El uso de una red de comunicación de propósito general para conectar elementos distribuidos espacialmente da lugar a arquitecturas flexibles y normalmente reduce los costes de instalación y mantenimiento. Como consecuencia, los NCSs tienen aplicación en un amplio rango de áreas. Sin embargo, la inserción de la red de comunicaciones en el lazo de control hace complejo el análisis y el diseño de un NCS, con lo que se generan una serie de desafíos para el sistema de control. Estos pueden ser debidos a diferentes cuestiones: retrasos en la transmisión de información entre componentes, que pueden ser considerados como fijos o variables (aleatorios); enlaces de comunicación no realizados, con la consecuente pérdida de información (referenciado como pérdidas de información o paquetes); o la consideración de canales con ancho de banda limitado.
El objetivo en los sistemas de control en red es similar al de otros tipos de sistemas de control, es decir, garantizar la estabilidad y proporcionar un buen rendimiento en lazo cerrado del sistema. Sin embargo, hay diferentes formas de llevar a cabo el diseño de controladores para controlar sistemas a través de una red: aplicar procedimientos tradicionales o generales y modificar el protocolo de la red para mejorar el rendimiento del sistema controlado, o, por otro lado, considerar/compensar los efectos introducidos por la red durante el proceso de diseño.
Además, en la actualidad es cada vez mayor y destacable el número de estudios relacionados con la aplicación del cálculo fraccionario en diversas áreas de la ciencia y la ingeniería. En concreto, la generalización a órdenes no enteros de controladores tradicionales o de esquemas de control, es decir, el control de orden fraccionario (FOC, del inglés Fractional Order Control), lleva a más parámetros de diseño o, dicho de otro modo, respuestas temporales y frecuenciales del sistema de control más ajustables, consiguiéndose rendimientos más robustos. El FOC, por tanto, se refiere a sistemas de control y/o controladores descritos mediante ecuaciones diferenciales de orden fraccionario (orden no entero).
En esta Tesis, por un lado se analiza y modela la red de comunicaciones desde diferentes puntos de vista, principalmente desde el punto de vista del cálculo fraccionario. Por otro lado, se desarrollan y presentan nuevas estrategias de control de orden fraccionario para sistemas de control en red basado en la compensación de los efectos introducidos por la red.
