Una de les majors dificultats en el disseny d'un sistema de
control és sense dubte la presència de retards, especialment si el
sistema que es preten controlar és inestable en bucle obert i/o de
fase no mínima.

Els retards temporals poden ser intrinsecs als processos a
controlar, vegeu per exemple els processos químics, biològics,
columnes de destil.lació, processos amb intercanvis tèrmics, etc,
o bé introduïr-se al sistema de control pel propi disseny del
mateix (temps de còmput de l'algorisme de control, sistemes
distribuïts, control remot, xarxes de comunicacions, retards
introduïts pels sensors i/o actuadors, etc.).


En general, les prestacions dels sistemes de control són molt
sensibles a tots aquestos retards, més encara que a altres
paràmetres del model. De fet, un sistema de control en bucle
tancat pot arribar a inestabilitzar-se com a consequència dels
mateixos. La principal limitació dels sistemes amb retards al
bucle de control es deriva del decrement de fase, la qual cosa
porta a una inestabilitat del bucle de control a guanys
relativament menors que sense la presència d'eixos retards, i això
implica una limitació en la magnitud de l'acció de control. Els
sistemes amb retards temporals són de dimensió infinita, i la seua
funció de transferència en bucle tancat té un nombre infinit de
pols. És per tant molt difícil per a un regulador convencional
realitzar un ajust d'aquestos pols.


El Predictor de Smith, així com les seues
múltiples extensions, i la tècnica d'Assignació Finita de
l'Espectre, poden considerar-se com les
estratègies de control més exteses per al control de sistemes
lineals  sotmessos a retards d'actuació i/o mesura.


Tant el Predictor de Smith, com la tècnica d'Assignació Finita de
l'Espectre, tenen en comú que realitzen una compensació del retard
en base a una predicció de l'eixida, o de l'estat, a partir d'un
model del sistema considerat. Si el procés a controlar és
inestable, els esquemes de control resultants no compleixen la
condició d'estabilitat interna i per tant seran inestables.

Amb l'objectiu de poder aplicar aquestes tècniques al control de
sistemes inestables amb retards temporals, s'han propossat
diferents modificacions de l'esquema original del Predictor de
Smith, anomenades genèricament Compensadors de Temps Mort (DTC),
així com diferents intents de cercar una implementació
numèricament estable de la tècnica d'Assignació Finita de
l'Espectre. Tanmateix cal destacar que totes aquestes
modificacions han consistit en solucions parcials del problema
plantejat, tant pel que fa a la utilització de DTC per al control
de sistemes inestables de fase mínima o no mínima, com pel que fa
a la implementació numèricament estable de la integral de
predicció emprada en la tècnica d'Assignació Finita de l'Espectre.


En aquesta tesi, es planteja una solució genèrica per a ambdos
problemes. En concret s'han desenvolupat els següents punts:


S'ha presentat una nova metodologia per al disseny de DTCs
per al control de sistemes estables i/o inestables
      de fase mínima o no mínima amb retards temporals. A diferència de propostes anteriors, aquesta metodologia
      permet un disseny de tots els controladors sense consideració del retard, tant en l'ajust de l'equació
      característica corresponent al seguiment de la referència, com en la corresponent al rebuig de perturbacions
      de càrrega. La robustessa dels esquemes presentats, així com les prestacions obteses al rebuig de perturbacions,
      mostren una substancial millora respecte a propostes prèvies presentades en la literatura.

El desenvolupament d'un esquema de predicció-observació
robust per a la implementació digital de la Tècnica
      d'Assignació Finita de l'Espectre, eliminant el problema de la inestabilitat produït per l'aproximació
      numèrica de la integral de predicció.

La validació experimental dels algorismes propossats, per al
control d'un mini-helicòpter de 4 rotors en vol
      lliure i un prototipus de laboratori d'un helicòpter de 4 motors, sotmesos ambdos a retards d'actuació i/o
      mesura. El desenvolupament d'un sistema encastat per a la implementació dels algorismes propossats sobre el
      mini-helicòpter de 4 rotors. Cal destacar que fins a la data de publicació d'aquesta tesi no s'ha trobat en
      la literatura cap implementació real d'un esquema de predicció o DTC sobre un procés inestable.