Sistema de control de posición mediante rechazo activo de perturbaciones para sistemas ópticos láser

Abstract

[EN] In this work, an Active Disturbance Rejection Control scheme for a Laser Beam Stabilization system is presented in a pragmatic way. First, a Linear Extended State Observer is designed, which allows estimating external disturbances, non-model dynamics, and the transverse displacement speed of the beam. Subsequently, a control law is proposed for regulation and tracking tasks. The stability analysis in the Input-to-State-Stability framework shows that the closed-loop system, plant-observer-controller is stable when the total disturbance is viewed as the input, and the state is the beam position error. This analysis presents new perspectives to a now-classic result. The experimental results show the performance of the control scheme. Using the L2 norm and the Integral of the Squared Error, the closed-loop performance is evaluated and compared with three controls generally used in this type of systems: PID, observer-based state feedback, and linear quadratic gaussian regulator.

[ES] En este trabajo se presenta de manera pragmática un esquema de control por rechazo activo a perturbaciones para un sistema de direccionamiento y estabilización de haz láser. Primeramente es diseñado un Observador Lineal de Estado Extendido, el cual permite estimar las perturbaciones externas e incertidumbres en el modelo, así como la velocidad de desplazamiento transversal del haz. Posteriormente, se propone una ley de control, la cual contiene términos de retroalimentación y precompensación, permitiendo realizar tareas de regulación y seguimiento. Mediante un análisis de estabilidad en el sentido entrada a estado, se muestra que el sistema en lazo cerrado, planta-observador-controlador, es robustamente estable, cuando la entrada es la perturbación total y el estado es el error de posición del haz. Dicho análisis presenta nuevas perspectivas en una técnica ahora madura. Los resultados experimentales muestran el funcionamiento del esquema de control y mediante la norma L2 y la Integral del Error Cuadrático se mide el desempeño en lazo cerrado, el cual es comparado con tres controles generalmente usados en este tipo de sistemas: PID, control por retroalimentación de estados con observador y regulador lineal cuadrático gaussiano.