Investigador Responsable : Antonio Barreiro Blas

1. Subproyecto 1: DPI2004-07670-C02-01 Grupo de Control No Lineal Universidad de Vigo Investigador Responsable: Antonio Barreiro Blas

2. OBJETIVOS • Desarrollo de herramientas de análisis de estabilidad robusta (Lyapunov, pasividad,…) • Orientadas a sistemas con retardos variables e incertidumbres • Aplicaciones: Teleoperación y retardos debidos a redes de comunicación

3. RESULTADOS PRINCIPALES 1. Nuevos resultados sobre estabilidad de sistemas de control basados en “reset” 2. Análisis de estabilidad robusta de sistemas teleoperados mediante técnicas Lyapunov-Krasovskii y LMIs 3. Diseño e implementación de un sistema háptico de teleoperación de grúa basado en pasividad 4. Desarrollo de técnicas de estabilidad por Lyapunov de sistemas de control en red, con retardos y pérdidas

4. Funcionales de Lyapunov-Krasovskii Lema Kalman-Yacubovich-Popov generalizado: (i) = (ii) Resultados sobre estabilidad independiente del retardo • A. Baños, A. Barreiro, “Delay-independent stability of reset systems”, IEEE Transactions on Automatic Control, 2007 (en revisión). • Baños, A. Barreiro, “Delay independent stability of reset control systems”, Proceedings del IECON '06- 32nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, París 2006 1. Reset Control Herramientas para estabilidad con retardos y reset

5. Estabilidad dependiente de los instantes de reset Reseteo repetitivo. Sistema discreto equivalente Cotas para los intervalos de reset Inducción de oscilaciones en sistemas con retardo A.Baños, J. Carrasco, A. Barreiro, “Reset times-dependent stability of reset control systems”, European Control Conference, ECC 2007 (aceptado) A.Baños, J. Carrasco, A. Barreiro, “Reset times-dependent stability of reset control for unstable base systems”, IEEE International Sympsium on Industrial Electronic, 2007 (aceptado). 1. Reset Control Estabilidad dependiente del retardo Interpretaciones basadas en positividad y en control impulsional A.Baños, A.Barreiro, “Delay-dependent stability of reset control systems”, ACC’07

6. LKF: LMI: A.Barreiro, E. Delgado, “Stability of teleoperation systems by delay-dependent neutral LMI techniques”, IEEE IECON, París (2006) 2. Estabilidad de sistemas de teleoperación • Estabilidad de sistemas con retardos aplicada a sistemas de teleoperación: • Modelado de diferentes arquitecturas de control (4C, 2C, modos V-V, F-F, F-V) en teleoperación como sistemas neutrales • Estabilidad dependiente del retardo: análisis de Lyapunov-Krasovskii para sistemas lineales neutrales. Condiciones de estabilidad basadas en LMIs NDE:

7. 2. Estabilidad de sistemas de teleoperación • Estabilidad de sistemas de teleoperación con retardos variables mediante LMIs: • Estudio del comportamiento del retardo variable en el tiempo, en Internet. Nueva interpretación de las cotas en la derivada del retardo • Condiciones de estabilidad por funcionales de Lyapunov-Krasovskii • Encapsulaciones (IQCs) de retardos variables • Aplicación al sistema de teleoperación de grúa E. Delgado, A.Barreiro, “Stability of teleoperation systems for time-varying delays by LMI techniques”, ECC’07, Kos, Greece (2007)

8. Enfoque adoptado: Control porPASIVIDAD Moldeo de Energía • Desarrollo controladores integrados en marco de pasividad: • Controlador Local por Pasividad (IDA-PBC) *  • Adaptación a línea comunic.: Intrinsically Passive Controllers (IPC´s) ** • Corrección de deriva de Posición con Monitorización de Energía *** Moldeo de Energía Inyección Disipación * Tratam. polar del swing. Moldeo potencial subactuado y cinético ** Interpret. Moldeo potencial actuado y disipacion *** Nuevas técnicas, modos grueso y fino, indexado pos., vel. 3. Sistema de teleoperación de grúa basado en pasividad • Grúa: Sist. NoLineal, Multivariable, Subactuado • Teleoperado: retardos de comunicación  causa de inestabilidad Gómez-Estérn, Barreiro, Aracil, Gordillo, “Robust generation of periodic oscillations in nonlinear systems”, Int. J. Robust and Nonlinear Control, vol.16, 863-890 (2006)

9. SCATTERING Anderson & Spong (1989) Niemeyer & Slotine (1991) (Variables de Potencia  Variables de Onda): Hace pasiva la línea con retardos constantes • Retardos variables • Llegada de datos desordenados • Pérdida de paquetes de información PERO: EN COMUNICACIÓN VÍA INTERNET … • Clave: Gestión digital de la información para pasivar la comunicación • Pasividad: Concepto intuitivo en variables de onda (≈potencia) • Diversos algoritmos propuestos Secchi, Stramigioli, Fantuzzi (2003) Berestesky, Chopra, Spong (2004) A. Fernández, A.Barreiro, C. Raimúndez, “Digital Passive Teleoperation of a Gantry Crane”, IEEE Int.Symp.ISIE’07, Vigo,Spain, June 2007 A. Fernández, A.Barreiro, C. Raimúndez, “Passive Teleoperation of a Gantry Crane”, European Control Conference, ECC’07, Kos,Greece, July 2007 3. Sistema de teleoperación de grúa basado en pasividad En Teleoperación Pasiva (envío fuerza/velocidad), los retardos pueden desestabilizar el sistema

10. Pantalla de Operador • Ayudas al Operador: • - Visuales: Entorno Virtual  • Grúa y obstáculos • * Estado de la planta (carga azul) • * Posición deseada (carga magenta) • Táctiles: Realimentación de Fuerza A través del dispositivo háptico: • * Enfatización de contactos F  k*F5 • * Efectos Hápticos: Paredes Virtuales Realimentación Visual Realimentación Táctil Vídeo 3. Sistema de teleoperación de grúa basado en pasividad PC MAESTRO: PC ESCLAVO: Comunicaciones  HandShake proSENSE VirtualTouch Toolbox (Network Option) Entorno Visual  VR Toolbox Simulink RTW+RTWT Comunicaciones S-functions Simulink Humusoft RTT

11. 4. Sistemas de Control en Red: retardos y pérdidas • Influencia de retardos y pérdidas. Tiempo discreto • Técnicas de análisis y diseño con Lyapunov y LMIs. • Aplicación a controladores lineales y no lineales (fuzzy), estáticos (realimentación de estado) y dinámicos (PID). “Sistemas de control en red: análisis y diseño de controladores robustos en presencia de retardos y pérdidas”, Tesis doctoral, Universidad de Vigo, 2005, Autor: M. García Rivera, Director: A.Barreiro,

12. 4. Sistemas de Control en Red: retardos y pérdidas • Técnica de estabilidad para sistemas lineales en red: • Pérdidas y/o retardos variables • Sist. Discreto. Coef. Inciertos → Nº infinito LMIs • Envoltura Convexa → Nº finito LMIs • M. García Rivera, A.Barreiro, “Analysis of networked control systems with drops and variable delay”, Automatica, vol. 43, 2007

13. Resultados principales. Resumen • Publicaciones Revistas: 4+1 Congresos: 16 • Tesis Doctoral : 1 • Aplicaciones/Transferencia técnológica: • Centro Tecnológico de Automoción de Galicia (CTAG) • Referencias más significativas - A. Baños, A. Barreiro, “Delay-independent stability of reset systems”, IEEE Transactions on Automatic Control, 2007 (en revisión). - A. Barreiro y A. Baños, “Input-output stability of systems with backlash”, Automatica, vol. 42, no. 6, pp. 1017-1024, 2006. - M. García Rivera, A.Barreiro, “Analysis of networked control systems wit drops and variable delay”, Automatica 2007. - E. Delgado, A.Barreiro, “Stability of Teleoperation systems with time-varying delays by LMI techniques”, European Control Conference, ECC’07, Kos,Greece, 2007 - A. Fernández, A.Barreiro, C. Raimúndez, “Digital Passive Teleoperation of a Gantry Crane”, IEEE Int. Symp. ISIE’07, Vigo, Spain, 2007.