Una de las mayores dificultades en el diseño de un sistema de
control es sin duda la presencia de retardos, máxime si el sistema
que se pretende controlar es inestable en bucle abierto y/o de
fase no mínima.

Los retardos temporales pueden ser intrínsecos a los procesos a
controlar, véase por ejemplo los procesos químicos, biológicos,
columnas de destilación, procesos con intercambios térmicos, etc,
o bien introducirse en el sistema de control por el propio diseño
del mismo (tiempo de cómputo del algoritmo de control, sistemas
distribuidos, control remoto, redes de comunicaciones, retardos
introducidos por los sensores y/o actuadores, etc.).

En general, las prestaciones de los sistemas de control son muy
sensibles a todos estos retardos, más incluso que a otros
parámetros del modelo. De hecho, un sistema de control en bucle
cerrado puede llegar a inestabilizarse como consecuencia de los
mismos. La principal limitación de los sistemas con retardos en el
bucle de control se deriva del decremento de fase, lo cual conduce
a una inestabilidad del bucle de control a ganancias relativamente
menores que sin la presencia de esos retardos, lo que implica una
limitación en la magnitud de la acción de control. Los sistemas
con retardos temporales son de dimensión infinita, y su función de
transferencia en bucle cerrado posee un número infinito de polos.
Es por tanto muy difícil para un regulador convencional realizar
un ajuste de estos polos.

El Predictor de Smith, así como sus múltiples extensiones, y 
la técnica de Asignación Finita del Espectro, pueden considerarse
como las estrategias de control más extendidas para el control de sistemas lineales
sometidos a retardos de actuación y/o medida.

Tanto el Predictor de Smith, como la técnica de Asignación Finita
del Espectro, tienen en común que realizan una compensación del
retardo en base a una predicción de la salida, o del estado, a
partir de un modelo del sistema considerado. Si el proceso a
controlar es inestable, los esquemas de control resultantes no
cumplen la condición de estabilidad interna y por tanto serán
inestables.

Con objeto de poder aplicar estas técnicas al control de sistemas
inestables con retardos temporales, se han propuesto diferentes
modificaciones del esquema original del Predictor de Smith,
denominadas genéricamente Compensadores de Tiempo Muerto (DTC),
así como diferentes intentos de buscar una implementación
numéricamente estable de la técnica de Asignación Finita del
Espectro. Destacar sin embargo, que todas estas modificaciones han
consistido en soluciones parciales del problema planteado, tanto
en lo concerniente a la utilización de DTC para el control de
sistemas inestables de fase mínima o no mínima, como en lo
concerniente a la implementación numéricamente estable de la
integral de predicción utilizada en la técnica de Asignación
Finita del Espectro.

En esta tesis, se plantea una solución genérica para ambos
problemas. En concreto se han desarrollado los siguientes puntos:

Se ha presentado una nueva metodología para el diseño de
DTCs para el control de sistemas estables y/o inestables de fase
mínima o no mínima con retardos temporales. A diferencia de
propuestas anteriores, esta metodología permite un diseño de todos
los controladores sin consideración del retardo, tanto en el
ajuste de la ecuación característica correspondiente al
seguimiento de la referencia, como en la correspondiente al
rechazo de perturbaciones de carga. La robustez de los esquemas
presentados, así como las prestaciones obtenidas al rechazo de
perturbaciones, muestran una sustancial mejora con respecto a
propuestas previas presentadas en la literatura. 

El desarrollo de un esquema de predicción-observación robusto para la
implementación digital de la técnica de Asignación Finita del
Espectro, eliminando el problema de la inestabilidad producido por
la aproximación numérica de la integral de predicción. 

La validación experimental de los algoritmos propuestos, para el
control de un mini-helicóptero de 4 rotores en vuelo libre y un
prototipo de laboratorio de un helicóptero de 4 motores, sometidos
ambos a retardos de actuación y/o medida. El desarrollo de un
sistema empotrado para la implementación de los algoritmos
propuestos sobre el mini-helicóptero de 4 rotores. Destacar que
hasta la fecha de publicación de esta tesis no se ha encontrado en
la literatura ninguna implementación real de un esquema de
predicción o DTC sobre un proceso inestable.