Diseño de controladores en Bond Graph para sistemas LTI

Abstract

This work presents the basic concepts of the Bond Graph technique, which is based on the graph model of dynamic systems, besides we will applicate some contributions that have been given in control, likewise they present some of the characteristics that can be obtained in a direct way beginning by a model in bond graph, like controlability, observability and the direct determination of the transfer function. The system behavior is analyzed in closed loop to begin to analyze the design of controllers. On the other hand, it presents the procedure to realize the classic controllers design in closed loop using bond graph, between which are, the state feedback control by poles placing, proportional control (P), proportional-integral control (PI) and proportional-integral-derivative (PID) control that are the most common. Finally, it gives a propose of a Bond Graph model for a controller that begins since by a transfer function which is the targ, to the construction of the model in bond graph with the union structure previosly obtained. In each chapter, are presented examples with simulations for explaining the aplication and the importance of it. The results obtains are verifying by 20-SIM and MATLAB.

En el presente trabajo, se presentan los conceptos básicos de la técnica de Bond Graph, la cuál está basada en el modelado gráfico de sistemas dinámicos, además de que se aplican aportaciones que se han dado enfocadas al área de control, así mismo, se estudian algunas de las características que se pueden obtener de manera directa a partir de un modelo en bond graph, como son la controlabilidad, la observabilidad y la determinación directa de la función de transferencia. Se analiza el comportamiento de sistemas en lazo cerrado para comenzar a plantear el análisis para el diseño de controladores. Por otro lado, se muestra el procedimiento para realizar el diseño de controladores clásicos en lazo cerrado utilizando bond graph, entre los cuales se presentan, el control por retroalimentación de estados por medio de ubicación de polos, control proporcional (P), control integral-proporcional (PI) y control proporcional-integral- derivativo (PID) los cuales son los más comunes. Finalmente, se presenta la propuesta de un controlador (tipo compensador)partiendo de su función de transferencia hasta llegar a la construcción del modelo en bond graph mediante la obtención previa de la estructura unión correspondiente. En cada tema presentado se muestran ejemplos con las simulaciones correspondientes para dejar más clara la aplicación y la importancia de ella. Los resultados obtenidos se comprueban mediante simulaciones utilizando 20- SIM y MATLAB.