Descripción:
RESUMEN: Esta tesis se centra en el diseño de controladores y observadores de estado que proporcionan una estabilización robusta de las trayectorias de lazo-cerrado en presencia de perturbaciones externas uniformemente acotadas. En ambos casos, la estabilización tiene lugar con una cota superior sobre la función de tiempo de asentamiento que se establece a priori y es independiente de los parámetros de la planta o de cualquier perturbación admisible. La síntesis del controlador y del observador se realiza considerando tiempo continuo y una representación en forma canónica normal para la dinámica del sistema. En primer lugar, diseñamos un controlador no autónomo asumiendo que todo el estado está disponible para la retroalimentación. La síntesis híbrida se basa en un controlador de tiempo finito que se reformula utilizando una técnica particular de escalado de tiempo y estado. Por lo tanto, el algoritmo no autónomo resultante es capaz de estabilizar en el tiempo prescrito las trayectorias en lazo cerrado independientemente de las perturbaciones admisibles. En segundo lugar, la técnica de escalado de tiempo y estados se aplica a un algoritmo de reconstrucción de estados en tiempo finito, lo que produce una estructura de observador híbrida que es capaz de reconstruir el vector de estados de una planta en un tiempo prescrito e independientemente de las condiciones iniciales y las perturbaciones admisibles. La sinergia de la retroalimentación de estado y el observador reelaborados en un marco unificado se presenta luego como un algoritmo de control de retroalimentación de salida híbrido en el que ya no tenemos información sobre el vector de estados completo sino solo la información de salida de la planta. El controlador de retroalimentación de salida resultante es capaz de restablecer al origen las trayectorias de lazo cerrado independientemente de las condiciones iniciales y las perturbaciones admisibles. Para concluir este trabajo, se reelabora un algoritmo de control de retroalimentación de salida de tiempo fijo existente en la literatura con una técnica de escalado de estados y tiempo proporcional. El controlador autónomo de retroalimentación de salida previsto es robusto en el sentido de estabilidad entrada-estado con respecto a cualquier perturbación y ruido acotados mientras restablece al origen las trayectorias de lazo cerrado del sistema en un tiempo prescrito a priori, en el caso contrario.
ABSTRACT: This thesis focuses on the design of controllers and state observers that provide robust stabilization of the closed-form trajectories in the presence of external uniformly bounded disturbances. In both cases, the stabilization takes place with an upper bound on the settling time function that is set a priori and is independent of the plant parameters or any admissible disturbance. The controller and observer synthesis is made in a continuous time setting while considering a normal canonical form representation for the system dynamics. First, we design a nonautonomous controller assuming that the entire state is available for feedback. The hybrid synthesis is built upon a finite time controller which is recasted using a particular time and state scaling technique. The resulting nonautonomous algorithm is therefore capable of prescribed time stabilization of the closed-loop trajectories regardless of admissible disturbances. Second, the time and state scaling technique is applied to a finite time state reconstruction algorithm. This yields a hybrid observer structure that is capable to reconstruct the state vector in a prescribed time, regardless of initial conditions and admissible disturbances as well. The synergy of both state feedback and observer reworked in a unified framework is then presented as a hybrid output feedback control algorithm where we no longer have information about the whole state vector but the output information of the plant only. The resulting output feedback controller is thus capable of resetting to the origin the closed-loop trajectories irrespectively of initial conditions and admissible disturbances. To conclude this work, a fixed-time output feedback control algorithm is brought from the literature and reworked with a proportional time and state scaling technique. The intended autonomous output feedback controller is robust in the ISS sense with respect to any bounded disturbance and noise input, while the trajectories of the closed-loop system resets to the origin at an a priori prescribed-time, otherwise.