Diseño de observadores en Bond Graph para sistemas LTI y una clase de sistemas no-lineales

Abstract

In this investigation work the basic concept of the bond graph methodology is presented, which is based on dynamic systems, besides some characteristics are given that can be obtained from a bond graph model, like observability and states dependencies. In addition, the system behavior is analyzed in closed loop using bond graph technique, for example, the state feedback observer by poles placing. A methodology to design a nonlinear observer in a bond graph approach is proposed, the proposed methodology to an electrical transformer and a DC motor including the nonlinear saturation is applied. Nonlinear observers for the transformer and DC motor based on multivariable circle criterion in the physical domain are proposed. In order to show the saturation effects on the transformer and DC motor, simulation results are obtained. In each chapter, examples are presented with simulations to explain the application and the importance of it. The results obtained are verified by 20-SiM, Simnon and MatLab. This work generates a contribution on nonlinear observers multivariable circle criterion in the physical domain with a bond graph approach, which allow us to develop future works about it.

En el presente trabajo de investigación, se presentan los conceptos básicos de la metodología de Bond Graph, los cuales se basan en los modelo de sistemas dinámicos. Así mismo, se estudian algunas de las características que se pueden obtener de manera casi directa a partir de un modelo bond graph, como la observabilidad y la dependencia de estados. Por otro lado, se presenta el procedimiento para realizar el diseño de observadores mediante el control clásicos en lazo cerrado utilizando la técnica de Bond Graph, entre los cuales se presenta el observador por retroalimentación de estados por medio de ubicación de polos. Se propone el diseño de observadores para un tipo de sistemas no lineales del transformador, basados en el criterio del círculo para lo cual se realizó el diseño del observador del motor de CD y del transformador considerando la saturación magnética. En cada tema presentado se describen ejemplos con las simulaciones correspondientes para dejar más clara la aplicación y la importancia de ella. Los resultados obtenidos se comprueban mediante las simulaciones 20-SiM, Simnon y MatLab. Se genera un aporte en el análisis de sistemas no lineales y en el diseño de observadores mediante la metodología de bond graph, dando pie a futuros trabajos relacionados con los observadores no lineales basados y la técnica de bond graph.