Capítulo 8
Sistemas multivariables: análisis de propiedades

8.1 Causalidad y realizabilidad

[263: cauRealizabilidad y Causalidad ** PIC 11:29

8.2 Estabilidad, ganancia, polos y ceros, frecuencia

[264: mdtvssSistemas multivariables: ventajas e inconvenientes de matriz de transferencia versus representación en variables de estado *** PIC 10:58

[265: propsmotAnálisis de propiedades en sistemas multivariables: motivación y planteamiento del problema ** PIC 07:44

[266: propsestAnálisis de propiedades de sistemas multivariables lineales: estabilidad *** PIC 08:26

Se recomienda al alumno revisar los conceptos de valores singulares (Sección A.4, como mínimo los vídeos [ svdOA(11:35)] y [ svd2(17:10)]), para la comprensión correcta del video [ propsgan(10:00)] a continuación.

[267: propsganAnálisis de propiedades en sistemas multivariables lineales: matriz de ganancia estática **** PIC 10:00

[268: propsrestoAnálisis de propiedades en sistemas multivariables: tiempo establecimiento, resp. frecuencia, ceros, diag. bloques **** PIC 12:48

8.2.1 Ejemplos Matlab

[269: tubomlModelado y análisis de propiedades de un sistema térmico (tubería corta), ejemplo Matlab *** PIC 09:50

[270: termemSistema térmico orden 4: Análisis de propiedades, resp. temporal y en frecuencia (Matlab) *** PIC 10:58

[271: props2massAnálisis de propiedades de la resp. temporal de un sistema de 2 masas y 2 muelles (Matlab) *** PIC 10:25

[272: freq2massAnálisis de propiedades de un sistema de 2 masas y 2 muelles (Matlab): respuesta en frecuencia y ceros **** PIC 07:01

[273: bc2massAnálisis de propiedades de un sistema de 2 masas y 2 muelles (Matlab): bucle cerrado **** PIC 14:58

Sistemas de parámetros distribuidos

Los vídeos [ props2mass(10:25)], [ freq2mass(07:01)] presentaban el análisis de un sistema de orden 4. En ocasiones, se debe analizar las propiedades de un sistema de orden elevado proveniente de, por ejemplo, un modelo de elementos finitos mecánico, térmico, etc. Aquí tenemos un ejemplo con sistemas que llegan a tener orden 80:

[274: fesimSimulación de modos de vibración longitudinales de un muelle mediante modelo de orden elevado *** PIC 10:51

8.3 Controlabilidad y Observabilidad

[275: ctrbControlabilidad de sistemas dinámicos lineales (tiempo discreto) ********* PIC 28:34

[276: obsvObservabilidad de sistemas dinámicos lineales en representación interna ********* PIC 14:32

[277: obsvmlObservabilidad de sistemas en representación interna: ejemplo Matlab *** PIC 12:57

[278: canfControlabilidad y observabilidad: consideraciones finales **** PIC 08:53

Nota: El concepto de controlabilidad y observabilidad está íntimamente relacionado con el concepto de estabilidad interna que es de vital importancia. Se recomienda al lector revisar la Sección 8.4.1 y los vídeos allí contenidos.

8.4 Manipulación e interconexión de sistemas

[279: opssOperaciones en representación interna: selección de subsistemas, conexión en cascada y en suma *** PIC 11:00

[280: invssInversa de sistemas dinámicos en representación interna ******* PIC 08:36

[281: starpInterconexión genérica realimentada de sistemas dinámicos (star product), fórmulas en representación interna **** PIC 18:21

8.4.1 Estabilidad interna, controlabilidad y observabilidad en bucle cerrado

Esta sección discute el concepto de “estabilidad interna”. La idea básica viene motivada porque pueden existir sistemas con modos no controlables, que si fueran inestables, imposibilitarían el funcionamiento físico del sistema (no puede evitarse que vayan a infinito); también pueden existir sistemas con modos no observables, que si fueran inestables, indican que con los sensores presentes no nos daríamos cuenta de dicha inestabilidad y, por tanto, el sistema físico tampoco podría hacerse funcionar manteniéndose cerca del punto de operación prefijado.

Los sistemas donde no existen modos “no controlables inestables” (o sea, que todos los modos no controlables, si los hubiese, tienen dinámica estable) se denominan estabilizables. Aquellos donde no existen modos “no observables inestables” (o sea, que todos los modos no observables, si los hubiese, son estables) se denominan detectables. Por tanto, sólo pueden funcionar correctamente alrededor de un punto de operación los sistemas físicos estabilizables y detectables. En un sistema estabilizable y detectable, estabilidad “interna” (matriz A con polos estables) es “equivalente” a estabilidad entrada-salida (todos los elementos de la matriz de transferencia, después de simplificar polos y ceros idénticos, son estables).

[282: estintInterconexión de sistemas (representación en variables de estado): estabilidad interna **** PIC 08:09

[283: cancobsctrControlabilidad y observabilidad bucle cerrado: ejemplo Matlab regulador de cancelación (IMC discreto) **** PIC 18:10