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<article-title xml:lang="es"><![CDATA[Aplicación de Técnicas de Control Óptimo a una plataforma estacionaria cuatrimotor]]></article-title>
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<abstract abstract-type="short" xml:lang="en"><p><![CDATA[The study of optimal control techniques is of interest in various types application which required the control of complex dynamical systems, one of this cases are Unmanned Aerial Vehicles (UAV). UAV have been used in diverse fields such as: civil engineering, agriculture, disaster management, etc. Such UAV require control strategies that guarantee their stability, reject external disturbances and measurement noise. The results obtained when applying optimal control techniques to a stationary platform, powered by four motors, are presented. A comparative analysis of the results for the different controls obtained is made. For this comparison, performance specifications of the time response were used and the performance index was calculated for each implemented strategy. The analysis includes the development of the steady state platform dynamic model by means of Euler-Lagrange equations of motion, obtaining a MIMO system described by six state equations and four inputs. The first optimal control technique studied was the linear quadratic regulator (LQR) with a state-observer. This implementation required the evaluation of different performance index weight matrices Q and R until a satisfactory response of the system was obtained. The next technique studied was the implementation of the LQ controller with Kalman filter (linear quadratic Gaussian regulator, LQG) and the use of Loop Transfer Recovery (LTR) to recover the robustness characteristics of LQR. Results obtained show the viability of applying such optimal control techniques to unmanned aerial vehicles, obtaining the best results with the LQG/ LTR technique.]]></p></abstract>
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<kwd lng="es"><![CDATA[Control óptimo]]></kwd>
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</front><body><![CDATA[ <p align="right"><font face="Verdana" size="2"> <b>ART&Iacute;CULO ORIGINAL</b></font></p>        <p>&nbsp;</p>     <p>&nbsp; </p> 	    <p align="left"><font face="verdana" size="4"><b>Aplicaci&oacute;n de T&eacute;cnicas de Control &Oacute;ptimo a una plataforma estacionaria cuatrimotor</b></font></p>  	     <p align="justify">&nbsp;</p>  	    <p align="left"><font face="verdana" size="3"><b>Application of optimal control techniques to a quadmotor stationary platform</b></font></p>  	     <p align="left"><font face="verdana" size="2"></font></p>  	     <p align="left">&nbsp;</p>  	    <p align="left"><font face="verdana" size="2"><b>Gerson Beauchamp B&aacute;ez</b><b>, Rafael Batista</b></font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Departamento de Ingenier&iacute;a El&eacute;ctrica del Recinto Universitario de Mayag&uuml;ez (RUM) de la Universidad de Puerto Rico (UPR), Puerto Rico.</font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<P>&nbsp;     <P>&nbsp;  <hr size="1" noshade>     <P><B><font size="2" face="Verdana">RESUMEN</font></B>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">El estudio de las t&eacute;cnicas de control &oacute;ptimo es de inter&eacute;s en varias aplicaciones que requieran controlar sistemas din&aacute;micos complejos, uno de estos casos son los veh&iacute;culos a&eacute;reos no tripulados (UAV). Los UAV han sido utilizados en diversos campos como: ingenier&iacute;a civil, agricultura, manejo de desastres, etc. Dichos UAV requieren estrategias de control que garanticen su estabilidad, rechacen los disturbios externos y el ruido en las medidas. Se presentan los resultados obtenidos aplicando t&eacute;cnicas de control &oacute;ptimo a una plataforma de vuelo estacionaria propulsada por cuatro motores. Se hace un an&aacute;lisis comparativo de los resultados obtenidos con los distintos controladores. Como criterios de comparaci&oacute;n se utilizaron las especificaciones de desempe&ntilde;o de la respuesta temporal y se comput&oacute; el &iacute;ndice de desempe&ntilde;o para cada estrategia implementada. El an&aacute;lisis incluye el desarrollo del modelo din&aacute;mico de la plataforma de vuelo estacionario mediante las ecuaciones de movimiento de Euler&#45;Lagrange, obteniendo un sistema MIMO descrito por seis ecuaciones de estado y cuatro entradas. La primera t&eacute;cnica de control &oacute;ptimo estudiada fue el regulador cuadr&aacute;tico lineal (LQR) junto con estimador del vector de estado. Esta implementaci&oacute;n requiri&oacute; la evaluaci&oacute;n de distintas matrices de peso Q y R del &iacute;ndice de desempe&ntilde;o hasta obtener una respuesta satisfactoria del sistema. La siguiente estrategia fue la implementaci&oacute;n del controlador LQ con filtro de Kalman (regulador cuadr&aacute;tico lineal Gaussiano, LQG) y el uso de <i>Loop Transfer Recovery</i> (LTR) para recobrar las caracter&iacute;sticas de robustez del LQR. Los resultados obtenidos muestran la viabilidad de aplicar dichas t&eacute;cnicas de control &oacute;ptimo a veh&iacute;culos a&eacute;reos, obteniendo los mejores resultados para la t&eacute;cnica del LQG con LTR.</font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>Palabras claves:</b>&nbsp;&nbsp;    Control &oacute;ptimo, veh&iacute;culos a&eacute;reos no tripulados, LQR, filtro    de Kalman, Loop Transfer Recovery.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>ABSTRACT</b></font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">The study of optimal control techniques is of interest in various types application which required the control of complex dynamical systems, one of this cases are Unmanned Aerial Vehicles (UAV). UAV have been used in diverse fields such as: civil engineering, agriculture, disaster management, etc. Such UAV require control strategies that guarantee their stability, reject external disturbances and measurement noise. The results obtained when applying optimal control techniques to a stationary platform, powered by four motors, are presented. A comparative analysis of the results for the different controls obtained is made. For this comparison, performance specifications of the time response were used and the performance index was calculated for each implemented strategy. The analysis includes the development of the steady state platform dynamic model by means of Euler&#45;Lagrange equations of motion, obtaining a MIMO system described by six state equations and four inputs. The first optimal control technique studied was the linear quadratic regulator (LQR) with a state&#45;observer. This implementation required the evaluation of different performance index weight matrices Q and R until a satisfactory response of the system was obtained. The next technique studied was the implementation of the LQ controller with Kalman filter (linear quadratic Gaussian regulator, LQG) and the use of Loop Transfer Recovery (LTR) to recover the robustness characteristics of LQR. Results obtained show the viability of applying such optimal control techniques to unmanned aerial vehicles, obtaining the best results with the LQG/ LTR technique.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>Key words:</b> Optimal control, unmanned aerial vehicles, LQR, Kalman filter, Loop Transfer Recovery.</font></p>  	<hr align="JUSTIFY" size="1" noshade>     <P align="justify">&nbsp;      <P align="justify">&nbsp;      ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font face="verdana" size="3"><strong>1.&#45; I<B><font size="3" face="Verdana">NTRODUCCI&Oacute;N</font></B></strong></font></p>     <p align="justify">&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">El auge en el uso de sistemas    a&eacute;reos no tripulados (UAV, por sus siglas en ingl&eacute;s) en diversos    campos del conocimiento muestra como esta tecnolog&iacute;a provee soluciones    a distintas problem&aacute;ticas que afectan a nuestra sociedad. Varias aplicaciones    para sistemas UAV se pueden encontrar en &#91;1&#45;4&#93;. Por este motivo,    es de gran inter&eacute;s el estudio de t&eacute;cnicas de control que ayuden    a mejorar el desempe&ntilde;o de sistemas UAV.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">En la literatura, varios investigadores han utilizado diferentes estrategias de control para sistemas UAV. Entre ellos: Proporcional&#45;Derivativo (PD) &#91;5&#93;, Proporcional&#45;Integral&#45;Derivativo (PID) &#91;6&#93;, LQR con observador asint&oacute;tico o exponencial &#91;7&#45;9&#93; y Regulador Cuadr&aacute;tico de Seguimiento &#91;10&#93;. En &#91;6&#93; establecen la desventaja de utilizar un PID para los sistemas UAV. En cambio, el controlador LQR es considerado como una t&eacute;cnica adecuada para la estabilizaci&oacute;n de sistemas con comportamiento din&aacute;mico complejo como son los UAV &#91;7&#93;. La estrategia de control &oacute;ptimo mediante LQR permite que todos los estados sean pesados (retroalimentaci&oacute;n completa del vector de estado) al momento de determinar la acci&oacute;n de control requerida sobre todas las entradas del sistema &#91;11&#93;, siendo esto una ventaja del control &oacute;ptimo en comparaci&oacute;n con t&eacute;cnicas de control cl&aacute;sico. Sin embargo, se hace necesario hacer un an&aacute;lisis comparativo de las distintas estrategias de control &oacute;ptimo disponibles, de forma que se pueda tener un punto de partida para la selecci&oacute;n de la estrategia adecuada para estos sistemas UAV. Este trabajo propone utilizar una plataforma de vuelo estacionario con tres grados de libertad para comparar el desempe&ntilde;o de &nbsp;distintas estrategias de control &oacute;ptimo y de estimaci&oacute;n del vector de estado. Para comparar cada una de estas t&eacute;cnicas se utilizar&aacute; como criterio la respuesta temporal del sistema as&iacute; como el &iacute;ndice de desempe&ntilde;o de cada una de las estrategias implementadas. Los resultados muestran como la estrategia de control mediante regulador cuadr&aacute;tico lineal Gaussiano &nbsp;(LQG) combinada con la t&eacute;cnica de <i>Loop Transfer Recovery</i> (LTR) es la t&eacute;cnica de control que resulta en el mejor desempe&ntilde;o para nuestra plataforma.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Este documento est&aacute; organizado de la siguiente manera: la secci&oacute;n 2 presenta la derivaci&oacute;n del modelo din&aacute;mico de la plataforma de vuelo estacionario; la secci&oacute;n 3 presenta el dise&ntilde;o del Regulador Cuadr&aacute;tico Lineal (LQR); la secci&oacute;n 4 presenta el dise&ntilde;o del observador asint&oacute;tico; la secci&oacute;n 5 presenta la aplicaci&oacute;n de la t&eacute;cnica de <i>Loop Transfer Recovery</i> (LTR) con filtro de Kalman y la secci&oacute;n 6 presenta los resultados para los diferentes controladores propuestos utilizando MATLAB&reg; y Simulink&reg;. Se incluye adem&aacute;s una conclusi&oacute;n y una lista de referencias.</font></p>  	     <p align="justify">&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="3"><b>2.&#45; MODELO DEL SISTEMA</b></font></p>     <p align="justify">&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">La plataforma de vuelo estacionaria    utilizada es la "3 DOF Hover" de Quanser&reg; &nbsp;&#91;12&#93; y sirve como    punto de referencia para el dise&ntilde;o del sistema de control para un veh&iacute;culo    a&eacute;reo no tripulado (En este caso un Quadcopter).&nbsp; Este sistema consiste    en una plataforma, con cuatro motores, montada en una base que rota en tres    ejes. Los motores frontal y posterior, controlan el &aacute;ngulo de elevaci&oacute;n    y giran en direcci&oacute;n contraria a las manecillas del reloj. En contraste,    los motores izquierdo y derecho, controlan el &aacute;ngulo de rotaci&oacute;n    y giran a favor de las manecillas del reloj. Esto permite que el torque total    del sistema est&eacute; balanceado. Las medidas de las tres posiciones son tomadas    por tres codificadores &oacute;pticos con una resoluci&oacute;n de 8192 cuentas    por revoluci&oacute;n. El modelo din&aacute;mico del sistema tiene seis variables    de estado y cuatro entradas. Las variables de estado son las posiciones y velocidades    angulares de los ejes y las entradas son los voltajes aplicados a los motores.    El modelo del sistema se deriva del diagrama de cuerpo libre ilustrado en la    <a href="#fig1">Fig. 1</a>.&nbsp;</font></p>  	    <p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/f0104316.jpg"><a name="fig1"/>   	     
]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font face="verdana" size="2">En la <a href="#fig1">Fig. 1</a>    se observa que el plano donde descansan los motores est&aacute; compuesto por    los ejes de elevaci&oacute;n y de rotaci&oacute;n y el eje perpendicular a estos    es el giro. Adem&aacute;s, la distancia del centro de cualquier motor al punto    de intersecci&oacute;n de los ejes es igual a <i>L<sub>A</sub>=</i> 0.197m.&nbsp;    Se presume que la fuerza aplicada por cada motor es normal al mismo. Es importante    notar que, debido a que la plataforma de vuelo es estacionaria, nuestro modelo    din&aacute;mico no incluye los efectos de la fricci&oacute;n del aire, fuerza    de la gravedad, fuerza centr&iacute;fuga ni el efecto Coriolis. Definimos F,    B, R y L (por sus siglas en ingl&eacute;s) como frontal, posterior, derecho    e izquierdo; adem&aacute;s, definimos <i>y</i>, <i>p</i> y <i>r</i> (por sus    iniciales en ingl&eacute;s) como los ejes de giro (yaw), elevaci&oacute;n (pitch)    y rotaci&oacute;n (roll).</font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Para obtener un modelo matem&aacute;tico    que describa la din&aacute;mica del sistema, se formulan primero las ecuaciones    de movimiento de Euler &#45; Lagrange, de la forma:</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0104316.gif"><a name="ec1"/> 	 	    
<p><font face="verdana" size="2">Donde L &#45; Lagrangiano,</font></p>  	     <p><font face="verdana" size="2">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;z    &#45; Vector de coordenadas generalizadas,</font></p>     <p><font face="verdana" size="2">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&#964;&#45;    Vector de torque generalizado aplicado al sistema.</font></p>  	    <p><font face="verdana" size="2">Definiendo a L= E<sub>C</sub> &#45; E<sub>P</sub> =T&#45;U como el Lagrangiano, que es la diferencia entre la energ&iacute;a cin&eacute;tica y la energ&iacute;a potencial de nuestro sistema, se tiene</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0204316.gif"><a name="ec2"/>  	    
<p><font face="verdana" size="2">Donde <i>J<sub>p</sub></i> = 0.552kg&#8901;m<sup>2</sup>, <i>J<sub>r</sub></i>=0.552 kg&#8901;m<sup>2</sup> y <i>J<sub>y</sub></i>= 0.110kg&#8901;m<sup>2</sup> son, respectivamente, los momentos de inercia de la elevaci&oacute;n, rotaci&oacute;n y el giro. Se presume que la energ&iacute;a potencial es cero ya que la plataforma de vuelo es estacionaria.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Se definen las coordenadas generalizadas (<i>z <sub>i</sub></i>) como los &aacute;ngulos de los ejes de giro (<i>y</i>), elevaci&oacute;n (<i>p)</i> y rotaci&oacute;n (<i>r)</i></font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0304316.gif"><a name="ec3"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Computando <a href="#ec1">(1)</a>    con la L dada en <a href="#ec2">(2)</a> y aplicando los torques externos generalizados    &#964;<sub>i</sub>, resulta</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0404316.gif"><a name="ec4"/> 	    
<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0504316.gif"><a name="ec5"/> 	    
<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0604316.gif"><a name="ec6"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">El vector de torques generalizados del sistema es</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0704316.gif"><a name="ec7"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">que son los torques que producen los motores en cada eje y donde <i>K</i><i><sub>TN</sub></i><i>,</i> <i>K</i><i><sub>TC</sub></i> son las constantes de torque y <i>K</i><i><sub>FN</sub></i><i>,</i> <i>K</i><i><sub>FC</sub></i> <i><sub>&nbsp;</sub></i>son las constantes de fuerza. Adem&aacute;s, <i>V</i> es el voltaje aplicado al motor; donde el sub&#45;&iacute;ndice designa el motor correspondiente. Finalmente, las ecuaciones de movimiento de Euler&#45;Lagrange son:</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0804316.gif"><a name="ec8"/> 	    
<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e0904316.gif"><a name="ec9"/> 	    
]]></body>
<body><![CDATA[<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1004316.gif"><a name="ec10"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Colocando las <a href="#ec8">ecuaciones    (8)</a>, <a href="#ec9">(9)</a> y <a href="#ec10">(10)</a> en forma matricial,    resulta</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1104316.gif"><a name="ec11"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Debido a que los cuatros motores    son id&eacute;nticos se tiene que <i>K<sub>TN</sub>= K<sub>TC</sub>= K<sub>T</sub>=    0.0036 N&middot;m/V</i> y <i>K<sub>FN</sub>= K<sub>FC</sub>= K<sub>F</sub>=    0.1188 N/V</i>. Resolviendo para las aceleraciones angulares y definiendo las    velocidades angulares, se obtiene la siguiente representaci&oacute;n del sistema    en variables de estado</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1204316.gif"><a name="ec12"/> 	 	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Definiendo las variables de estado y las entradas del sistema como</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/i0104316.gif">  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Resulta</font></p>  	     <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1304316.gif"><a name="ec13"/>      
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Definiendo adem&aacute;s las    salidas del sistema como <i>y<sub>1</sub>= y, y<sub>2</sub>= p, y<sub>3</sub>=    r</i> y sustituyendo los par&aacute;metros f&iacute;sicos del sistema, resulta    la representaci&oacute;n en variables de estado</font></p>  	     ]]></body>
<body><![CDATA[<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1404316.gif"><a name="ec14"/>      
<p><font face="verdana" size="2">donde&nbsp; x(t) &#8712; R<sup>6</sup>&#45; vector de estado,</font></p>  	     <p><font face="verdana" size="2">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;u(t)    &#8712; R<sup>4</sup>&#45; vector de entradas,</font></p>  	     <p><font face="verdana" size="2">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;y(t)    &#8712; R<sup>3</sup>&#45; vector de salidas medidas.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Dada esta representaci&oacute;n en variables de estado del sistema, se pueden evaluar tres propiedades importantes: controlabilidad, observabilidad y estabilidad. El sistema es inestable por naturaleza debido a que todos sus polos se encuentran en el origen del plano complejo. Por&nbsp; otro lado, el sistema es totalmente controlable y totalmente observable por lo que es posible dise&ntilde;ar controladores que lo estabilicen y observadores que estimen sus variables de estado.</font></p>  	     <p>&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="3"><b>3.&#45; DISE&Ntilde;O    DEL CONTROLADOR LQR</b></font></p>     <p align="justify">&nbsp;</p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">El problema de control &oacute;ptimo para el regulador cuadr&aacute;tico lineal (LQR) implica minimizar el &iacute;ndice de desempe&ntilde;o</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1504316.gif"><a name="ec15"/>  	     
]]></body>
<body><![CDATA[<p><font face="verdana" size="2">donde <i>S(T)</i> <i>&#8805; 0</i>, <i>Q &#8805;    0</i> y <i>R &gt; 0</i>.</font></p>  	    <p><font face="verdana" size="2">En el controlador LQR, las matrices de peso <i>Q</i> y <i>R</i> se convierten en los par&aacute;metros de dise&ntilde;o. La matriz <i>Q</i> es la matriz de peso para los estados intermedios, la matriz <i>R</i> es la matriz de peso para la acci&oacute;n de control del sistema y la matriz <i>S(T)</i> representa el peso del estado final <i>x(T)</i>. La din&aacute;mica de la planta es</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1604316.gif"><a name="ec16"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">con la ley de control</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1704316.gif"><a name="ec17"/>  	     
<p><font face="verdana" size="2">Para lograr el objetivo de control se necesita    determinar una ley de control <a href="#ec17">(17)</a> que minimice <a href="#ec16">(15)</a>.&nbsp;    Para lograr este resultado se requiere resolver la siguiente ecuaci&oacute;n    diferencial de Riccati</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1804316.gif"><a name="ec18"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Si se considera que <a href="#ec18">(18)</a>    tiene una soluci&oacute;n en estado estacionario, el problema ahora se convierte    en un problema de horizonte en infinito en donde la ecuaci&oacute;n diferencial    de Riccati (DRE) se torna en una ecuaci&oacute;n algebraica de Riccati (ARE)    &#91;13&#93; de la forma</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e1904316.gif"><a name="ec19"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Con &iacute;ndice de desempe&ntilde;o</font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2004316.gif"><a name="ec20"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">En <a href="#ec20">(20)</a> ya    no es necesario pesar el estado final ya que, cuando el sistema es asint&oacute;ticamente    estable,&nbsp;x(t) &#8594;0 seg&uacute;n&nbsp;t&#8594;&#8734;. Resolviendo <a href="#ec19">(19)</a>    se obtiene el valor de la ganancia de Kalman mediante</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2104316.gif"><a name="ec21"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Finalmente, la acci&oacute;n de control para el controlador LQR con horizonte en infinito es</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2204316.gif"><a name="ec22"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Por lo que el sistema a lazo cerrado es</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2304316.gif"><a name="ec23"/>  	     
<p><font face="verdana" size="2">La matriz <i>Q</i> ha sido elegida como una matriz    diagonal de dimensi&oacute;n seis en la que solamente se pesan los productos    (<i>x<sub>i</sub>)<sup>2</sup></i>, <i>i=1, 2, &hellip;, 6</i> donde <i>q<sub>i</sub></i>    es el peso para cada producto. Estos pesos deben ser elegidos de forma tal que    se logre un buen desempe&ntilde;o en la respuesta temporal del sistema.</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2404316.gif"><a name="ec24"/>  	     
<p><font face="verdana" size="2">El criterio utilizado para la elecci&oacute;n    de los valores de la diagonal de la matriz de peso <i>Q</i> dependi&oacute;    de la respuesta del sistema y del valor del &iacute;ndice de desempe&ntilde;o.    En el caso de la matriz <i>R</i> (peso a las entradas), se coloc&oacute; el    mismo peso a los cuatro motores. Para los pesos de las entradas se utiliz&oacute;    como criterio que el peso fuera igual al inverso del cuadrado del voltaje m&aacute;ximo    de la acci&oacute;n de control (10 voltios), <i>r<sub>i</sub>=(1/10)<sup>2</sup>=    0.01</i>.</font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p>&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="3"><b>4.&#45; OBSERVADOR    ASINT&Oacute;TICO</b></font></p>     <p align="justify">&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Son pocos los sistemas que permiten    medir todo el vector de estado para ser retroalimentado. Por tal motivo, se    utiliza un observador asint&oacute;tico para estimar el vector de estado seg&uacute;n    se ilustra en la <a href="#fig2">Fig. 2</a>. Se puede retroalimentar el estimado    del vector de estado <img src="/img/revistas/eac/v37n3/i0504316.gif">(t) y se obtienen resultados    satisfactorios &#91;13,14&#93;. El problema de dise&ntilde;o del observador    asint&oacute;tico consiste en escoger la ganancia <i>L<sub>obs</sub></i> de    forma tal que el error en el estimado sea igual a cero y no se afecte el desempe&ntilde;o    del sistema.</font></p>     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">La <a href="#fig2">Fig. 2</a>    muestra el diagrama de bloques del sistema (parte superior) conectado a un observador    del estado (parte inferior). La ganancia <i>L<sub>obs</sub></i> se escoge de    forma tal que el sistema (<i>A &#150; L<sub>obs</sub>C)</i> tenga polos estables,    tomando en cuenta que estos polos deben ser asignados de forma tal que sean    cinco o diez veces m&aacute;s r&aacute;pidos que los del sistema de lazo cerrado    para evitar que la din&aacute;mica del observador se mezcle con la din&aacute;mica    del sistema de lazo cerrado.</font></p>  	    <p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/f0204316.jpg"><a name="fig2"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Para dise&ntilde;ar un observador del estado, se tiene el sistema original</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2504316.gif"><a name="ec25"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Se establece el sistema del observador como</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2604316.gif"><a name="ec26"/>  	    
]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Dado que <img src="/img/revistas/eac/v37n3/i0204316.gif">, entonces</font></p>  	    
<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/i0304316.gif">  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">El estimado de la salida se define como</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2704316.gif"><a name="ec27"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Definiendo el error como <img src="/img/revistas/eac/v37n3/i0404316.gif">, resulta en la din&aacute;mica del error</font></p>  	    
<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2804316.gif"><a name="ec28"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">o</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e2904316.gif"><a name="ec29"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">De modo que el error tender&aacute; asint&oacute;ticamente a cero si los polos de (<i>A &#150; L<sub>obs</sub>C)</i> son estables.&nbsp; De ah&iacute; el nombre "asint&oacute;tico" del observador.</font></p>  	     <p align="justify">&nbsp;</p>  	     ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font face="verdana" size="3"><b>5.&#45; DISE&Ntilde;O    DE CONTROLADOR LQG/LTR</b></font></p>     <p align="justify">&nbsp;</p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">El dise&ntilde;o del LQG implica la superposici&oacute;n de un regulador cuadr&aacute;tico lineal (LQR) junto a un estimador &oacute;ptimo. El estimador &oacute;ptimo reconstruye el vector de estado a partir de medidas contaminadas con ruido. Esto se conoce como el filtro de Kalman. Dicha t&eacute;cnica utiliza teor&iacute;a de probabilidad para tratar las incertidumbres. Este estimador &oacute;ptimo se considera un filtro ya que tiene buena capacidad para rechazar ruido.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Estableciendo el sistema lineal con ruido blanco en el proceso w(t) y ruido blanco en las medidas v(t), se tiene</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3004316.gif"><a name="ec30"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Definiendo las matrices de covarianza del ruido en el proceso Q<sub>N</sub> y del ruido en las medidas R<sub>N,</sub> se desarrolla el filtro de Kalman. Para determinar la ganancia del filtro de Kalman se resuelve la ecuaci&oacute;n algebraica de Riccati (ARE, por sus siglas en ingl&eacute;s) de la forma</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3104316.gif"><a name="ec31"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">La soluci&oacute;n de la ARE de Kalman es la matriz P, la covarianza del error del sistema en estado estacionario. Dada P se computa la ganancia del Filtro de Kalman mediante</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3204316.gif"><a name="ec32"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">El Filtro de Kalman es similar al sistema del observador asint&oacute;tico,</font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3304316.gif"><a name="ec33"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">donde <img src="/img/revistas/eac/v37n3/i0504316.gif">    es el estimado &oacute;ptimo del vector de estado. La combinaci&oacute;n del    controlador LQR junto al Filtro de Kalman constituye el regulador cuadr&aacute;tico    lineal Gaussiano (LQG).</font></p>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>5.1.&#45; R</b><b>EGULADOR CUADR&Aacute;TICO LINEAL GAUSSIANO (LQG)</b></font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">El regulador cuadr&aacute;tico lineal Gaussiano es una t&eacute;cnica de dise&ntilde;o de control &oacute;ptimo que minimiza un &iacute;ndice de desempe&ntilde;o cuadr&aacute;tico as&iacute; como costos del esfuerzo de control en presencia de disturbios gaussianos y desviaciones del modelo &#91;15&#93;. Se presume que el control de retroalimentaci&oacute;n del vector de estado tiene la forma</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3404316.gif"><a name="ec34"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Donde <i>K</i> es la ganancia    obtenida mediante la t&eacute;cnica de LQR y <i>r(t)</i> es la referencia de    entrada. Al sustituir el control en <a href="#ec30">(30)</a>, el sistema de    lazo cerrado es</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3504316.gif"><a name="ec35"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">y el Filtro de Kalman es</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3604316.gif"><a name="ec36"/>  	     
<p><font face="verdana" size="2">Esto implica que el controlador LQR se combina    con el filtro de Kalman para producir un regulador din&aacute;mico en virtud    del principio de separaci&oacute;n de Kalman. El regulador LQG es una superposici&oacute;n    del regulador cuadr&aacute;tico lineal (LQR) y el estimador cuadr&aacute;tico    lineal (LQE) &#91;16&#93;. Cabe destacar que la t&eacute;cnica de LQG reduce    la robustez del sistema, por lo cual se buscan m&eacute;todos auxiliares para    resolver dicha limitaci&oacute;n.</font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>5.2.&#45; L</b><b>OOP TRANSFER RECOVERY (LTR)</b></font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">La t&eacute;cnica de LTR se aplica cuando se desea que el regulador cuadr&aacute;tico lineal Gaussiano (LQG) recobre las propiedades de robustez de la retroalimentaci&oacute;n del vector de estado que presenta el regulador cuadr&aacute;tico lineal (LQR). Usando el m&eacute;todo de LTR, el filtro de Kalman se dise&ntilde;a de manera que la robustez asociada con el dise&ntilde;o de LQR se recupere asint&oacute;ticamente &#91;17&#93;. El dise&ntilde;o LQG/LTR recobra las propiedades de robustez deseadas junto a un buen desempe&ntilde;o. En este m&eacute;todo, las formas deseadas para valores singulares de la funci&oacute;n de sensibilidad de la planta de lazo cerrado deben ser dise&ntilde;adas en un problema LQG y estos valores singulares son recuperados en la entrada o en la salida de la planta real mediante sintonizaci&oacute;n sucesiva de la ganancia en un problema de LQR &#91;18&#93;.</font></p>  	    <p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/f0304316.jpg"><a name="fig3"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">La <a href="#fig3">Fig. 3</a>    muestra el diagrama de bloques para el dise&ntilde;o LQG/LTR. El recobro se    hace en la entrada (recobro de sensibilidad) si se sintoniza la matriz de ganancia    <i>K<sub>f</sub></i>. Por otro lado, si se sintoniza la matriz de ganancia <i>K<sub>c</sub></i>,    el recobro se hace en la salida (recobro de robustez). El recobro de robustez    est&aacute; sujeto a las siguientes condiciones &#91;19&#93;:</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Sea <i>m</i> el n&uacute;mero de salidas del sistema y sea <i>r</i> el n&uacute;mero de entradas al sistema, entonces</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">a) <i>G(s)</i> debe ser una matriz cuadrada</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">b) Para recobro en la entrada, <i>G(s)</i> debe ser de fase m&iacute;nima (no debe tener ceros de transmisi&oacute;n en el lado derecho del plano complejo) con <i>m</i> <i>&#8805; r</i>. Para recobro en la salida, <i>m &#8804; r</i> y se debe cumplir el resto de las condiciones para recobro en la entrada.</font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">En el sistema propuesto, el n&uacute;mero    de entradas es mayor que el n&uacute;mero de salidas. De modo que solo es posible    el recobro en la salida.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>5.2.1&#45; R</b><b>ECOBRO EN LA SALIDA</b></font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Siguiendo &#91;19&#93;, se define la matriz de transici&oacute;n de lazo abierto como <i>&#934;=(sI&#45;A)<sup>&#45;1</sup></i>, la ganancia del lazo del filtro de Kalman es</font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3704316.gif"><a name="ec37"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Definiendo <i>&#934;<sub>r</sub>=(sI&#45;A+BK)<sup>&#45;1</sup></i>, la matriz de transici&oacute;n del sistema con el regulador, la ganancia del lazo del regulador en la salida es:</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3804316.gif"><a name="ec38"/></p>  	    
<p><font face="verdana" size="2">Se requiere dise&ntilde;ar una ganancia <i>K</i> de modo que <i>L<sup>0</sup><sub>r</sub>(s)</i> se aproxime a <i>C</i><i>&#934;</i><i>L<sub>0</sub></i>. Se define entonces el &iacute;ndice de desempe&ntilde;o</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e3904316.gif"><a name="ec39"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Con la <i>Q</i> de la forma presentada por Doyle (1981) en &#91;19&#93;</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e4004316.gif"><a name="ec40"/>  	     
<p><font face="verdana" size="2">donde <i>Q<sub>0</sub> &gt; 0</i> es la Q del    LQR y C es la matriz de la salida del sistema. A medida que <i>q</i> tiende    a infinito se obtiene el resultado deseado</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e4104316.gif"><a name="ec41"/>  	     
<p><font face="verdana" size="2">El procedimiento para dise&ntilde;ar el LTR es    el siguiente: se utiliza la ganancia de recobro <i>q</i> para modificar la Q<sub>o</sub>    original del LQR <a href="#ec40">(40)</a> y se mantiene el valor original de    R. Se dibujan las cotas de robustez a partir de la ganancia del lazo del Filtro    de Kalman <a href="#ec37">(37)</a> y mediante las gr&aacute;ficas de los valores    singulares del sistema se determina si se alcanzan los objetivos de robustez.    De no ser as&iacute;, se aumenta <i>q</i> hasta satisfacer las cotas de robustez.    Con el valor Q obtenido de <a href="#ec40">(40)</a> se vuelve a resolver el    problema del control LQR y se obtiene la nueva ganancia para K que recobra la    robustez del LQR en la salida.</font></p>  	     ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify">&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font size="3" face="verdana"><b>6.&#45; RESULTADOS</b></font></p>     <p align="justify">&nbsp;</p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Esta secci&oacute;n presenta los resultados de una serie de experimentos realizados para validar la propuesta de este trabajo. Se tienen resultados de simulaciones y las respuestas reales del sistema que sirven como base para el an&aacute;lisis comparativo propuesto. Para este proceso de comparaci&oacute;n se utiliz&oacute; el desempe&ntilde;o de la respuesta temporal resultante de cada una de las estrategias de control as&iacute; como el valor del &iacute;ndice de desempe&ntilde;o.</font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Se presentan resultados para    el Regulador cuadr&aacute;tico lineal (LQR) con observador asint&oacute;tico,    el regulador cuadr&aacute;tico lineal Gaussiano (LQG) y finalmente los resultados    de aplicar la t&eacute;cnica de <i>Loop Transfer Recovery</i> (LTR) al LQG.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>6.1&#45; L</b><b>QR</b> <b>CON OBSERVADOR ASINT&Oacute;TICO</b></font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Para obtener los resultados que se muestran a continuaci&oacute;n, se construy&oacute; un instrumento virtual para la simulaci&oacute;n e implantaci&oacute;n de la estrategia de control LQR con observador asint&oacute;tico, todas nuestras pruebas fueron realizadas con la plataforma real de Quanser&reg; y el sistema de control en tiempo real Quarc&reg; integrado a la suite MATLAB\Simulink&reg;.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Para el dise&ntilde;o del regulador LQR se utilizaron las siguientes matrices Q y R:</font></p>  	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e4204316.gif"><a name="ec42"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">El problema del regulador cuadr&aacute;tico    lineal se resuelve mediante MATLAB&reg; utilizando el comando "lqr", el cual    requiere como par&aacute;metros de entrada las matrices del modelo A y B en    <a href="#ec14">(14)</a> y las matrices de peso Q y R en <a href="#ec42">(42)</a>.    Con estos valores se obtiene la siguiente ganancia <i>K</i> para el sistema    de lazo cerrado con retroalimentaci&oacute;n del vector de estado.</font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e4304316.gif"><a name="ec43"/>  	    
<p align="left"><font face="verdana" size="2">Debido a que no contamos con las medidas de todas las variables de estado de nuestro sistema, fue necesario dise&ntilde;ar un observador asint&oacute;tico para estimar el valor de estas. Para localizar los polos del observador se utiliz&oacute; el comando "place" de MATLAB&reg; de forma tal que los polos del observador quedaran en s = &#45;24, &#45;27, &#45;32, &#45;34, &#45;37, &#45;40.</font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">A continuaci&oacute;n, se muestran    las respuestas obtenidas de la simulaci&oacute;n del sistema con el esquema    de control propuesto. En la <a href="#fig4">Fig. 4</a> se observa que el sistema    responde de manera adecuada y que el error en estado estacionario tiende a cero.    La <a href="/img/revistas/eac/v37n3/f0504316.jpg">Fig. 5</a> muestra la acci&oacute;n de control    simulada y se observa que los voltajes de los motores nunca alcanzan su m&aacute;ximo    (24 V<sub>DC</sub>), por lo que con el dise&ntilde;o propuesto para la estrategia    LQG se espera obtener un buen desempe&ntilde;o al implantar el controlador en    el sistema real.</font></p>  	    
<p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/f0404316.jpg"><a name="fig4"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">En la <a href="#fig6">Fig. 6</a>    se muestra la respuesta real obtenida al implantar el controlador mediante LQR.    Para implantar el sistema de control se utiliz&oacute; el sistema de tiempo    real Quarc&reg; desarrollado por Quanser&reg;. En la <a href="#fig6">Fig. 6</a>    se observan peque&ntilde;os errores y oscilaciones en los &aacute;ngulos de    elevaci&oacute;n y rotaci&oacute;n en comparaci&oacute;n con la respuesta simulada    (<a href="#fig4">Fig. 4</a>).</font></p>  	    <p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/f0604316.jpg"><a name="fig6"/>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>6.2&#45; L</b><b>QG</b></font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Para validar el desempe&ntilde;o    del Filtro de Kalman, se aplic&oacute; una onda cuadrada al mando del &aacute;ngulo    de giro de &plusmn;20 grados. La <a href="#fig7">Fig. 7</a> compara la velocidad    angular del giro estimada con filtros derivativos de primer orden y la estimada    por el Filtro de Kalman propuesto. Para resolver la ARE del filtro de Kalman    utilizamos el comando "kalman" de MATLAB&reg; con matrices de covarianza del    ruido en el proceso, <i>Q<sub>N,</sub></i> y de covarianza del ruido en las    medidas, <i>R<sub>N</sub> &nbsp;</i>con los siguientes valores.</font></p>     <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e4404316.gif"><a name="ec44"/>      
<p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/f0704316.jpg"><a name="fig7"/>  	     
]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font face="verdana" size="2">En la <a href="#fig7">Fig. 7</a>    se observa que el Filtro de Kalman provee una estimaci&oacute;n con poco ruido    en comparaci&oacute;n con un filtro derivativo de primer orden. Solo se muestra    la estimaci&oacute;n de la velocidad angular del giro, pero se obtuvieron resultados    similares para la estimaci&oacute;n de la velocidad angular de la elevaci&oacute;n    y la estimaci&oacute;n de la velocidad angular de rotaci&oacute;n. La <a href="/img/revistas/eac/v37n3/f0804316.jpg">Fig.    8</a> muestra la respuesta real obtenida al implementar el control mediante    LQG sin aplicar LTR, se observa que se mantiene un buen desempe&ntilde;o del    sistema, muy similar al de LQR (<a href="#fig6">Fig.6</a>).</font></p>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2"><b>6.3&#45; L</b><b>QG\LTR</b></font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Para determinar el valor de la    ganancia de recobro del sistema <i>q</i>, se utilizaron las gr&aacute;ficas    de los valores singulares que se muestran en la <a href="/img/revistas/eac/v37n3/f0902316.jpg">Fig.    9</a>. Las cotas de robustez se obtienen a partir de la respuesta deseada del    lazo del Filtro de Kalman, se observan los valores singulares del sistema con    un regulador LQG sin aplicar LTR y los valores singulares del sistema con un    regulador LQG\LTR aplicando una ganancia de recobro <i>q =</i> 1000. Seg&uacute;n    lo esperado, los valores singulares se acercan a la cota de robustez al aumentar    la ganancia de recobro. Para obtener estas grafica se utiliz&oacute; el comando    "ltry" de MATLAB&reg; junto al mando "sigma" para graficar las cotas de robustez.</font></p>  	    
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Es importante destacar que el recobro de robustez aumenta la ganancia del sistema, esto conlleva el riesgo de que la acci&oacute;n de control se sature &#91;20&#93;, lo que introduce no&#45;linealidades e inestabilidad al sistema. Por tal raz&oacute;n, solo fue posible aumentar la ganancia de recobro hasta <i>q</i> = 1000.</font></p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="2">A continuaci&oacute;n se muestra    la nueva matriz de peso Q' del controlador LQR luego de ser modificada por la    ganancia de recobro elegida. Adem&aacute;s, se utiliz&oacute; el comando "lqr"    de MATLAB&reg; para obtener el nuevo valor para la ganancia de retroalimentaci&oacute;n    <i>K<sub>c</sub></i> de nuestro sistema de lazo cerrado. El valor de la matriz    de peso R se mantuvo inalterado.</font></p>    	    <p><img src="/img/revistas/eac/v37n3/e4504316.gif"><a name="ec45"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">En la <a href="#fig10">Fig. 10</a>    se muestra la respuesta obtenida para las posiciones angulares del sistema luego    de realizar el recobro de robustez en la salida. Al comparar con la respuesta    obtenida en la <a href="#fig7">Fig. 7</a>, se observa un menor tiempo de asentamiento    y la disminuci&oacute;n del error en estado estable. Adem&aacute;s, el regulador    LQG\LTR presenta una mayor ganancia para frecuencias bajas (rechazando variaciones    en los par&aacute;metros del proceso) y una menor ganancia de lazo para altas    frecuencias (rechazando ruido en las medidas), ambos efectos aumentan la robustez    del sistema &#91;13&#93;. Este hecho fue observado al aplicar disturbios al    sistema.</font></p>  	    <p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/f1004316.jpg"><a name="fig10"/>  	     
<p align="justify"><font face="verdana" size="2">Finalmente, en la <a href="#tab1">Tabla    1</a> se presenta el valor del &iacute;ndice de desempe&ntilde;o <a href="#ec20">(20)</a>    computado para cada una de las estrategias implementadas. Es interesante notar    que la diferencia entre cada valor es peque&ntilde;a. Por tal raz&oacute;n,    en nuestro caso, el criterio principal para seleccionar la mejor estrategia    de control ha sido el desempe&ntilde;o de la respuesta temporal del sistema.</font></p>  	    <p align="center"><img src="/img/revistas/eac/v37n3/t0104316.gif"><a name="tab1"/>  	     
]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify">&nbsp;</p>  	     <p align="justify"><font face="verdana" size="3"><b>7.&#45; CONCLUSIONES</b></font></p>     <p align="justify">&nbsp;</p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Los resultados obtenidos demuestran la viabilidad de aplicar la estrategia de control LQG/LTR para aeronaves con configuraci&oacute;n similar a la de nuestra plataforma de vuelo estacionario. Con el dise&ntilde;o del filtro de Kalman fue posible estimar de manera satisfactoria las variables de estado, disminuyendo el nivel de ruido de las estimaciones y mejorando la respuesta de nuestra acci&oacute;n de control. Adem&aacute;s, se observ&oacute; que al aplicar la t&eacute;cnica de LTR, mejor&oacute; la respuesta de nuestro regulador LQG.</font></p>  	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2">Finalmente, este trabajo propone el impulsar la utilizaci&oacute;n de t&eacute;cnicas de control &oacute;ptimo en veh&iacute;culos a&eacute;reos no tripulados para seguir mejorando el desempe&ntilde;o de dichos veh&iacute;culos que cada vez cobran m&aacute;s importancia en diversos tipos de aplicaciones.</font></p>  	     <p>&nbsp;</p>     <p align="left"><font face="verdana" size="3"><strong>REFERENCIAS</strong></font></p>     <p align="left">&nbsp;</p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">1.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Santano D, Esmaelli H. Aerial videography in built heritage documentation: The case of post&#45;independence architecture of Malaysia. International Conference on Virtual Systems &amp; Multimedia (VSMM). Hong Kong, China, 2014. p. 323&#45;328</font><!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">2.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Tianyu L, Yongzhe L, Juntong Q, Xiangdong M, Jiandal H. Modeling and controller design of hydraulic rotorcraft aerial manipulator. Proceedings of the 2015 27th Chinese Control and Decision Conference, CCDC 2015. Qingdao, China, 2015. p. 5446&#45;5452</font><!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">3.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Lin J, Tao H, Wang Y, Huang Z. Practical application of unmanned aerial vehicles for mountain hazards survey. 2010 18th International Conference on Geoinformatics. IEEE; 2010. p. 1&#150;5.    </font></p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">4.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Zang W, Lin J, Wang Y, Tao H. Investigating small&#45;scale water pollution with UAV Remote Sensing Technology. World Automation Congress (WAC), 2012. 2012. p. 2&#150;5.    </font></p>  	     <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">5.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Lara D, Sanchez A,    Lozano R, Castillo P. Real&#45;time embedded control system for VTOL aircrafts:    Application to stabilize a quad&#45;rotor helicopter. In: 2006 IEEE Conference    on Computer Aided Control System Design. IEEE; 2006. p. 2553&#150;2558.    </font></p>  	     <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">6.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ataka A, Tnunay H,    Inovan R, Abdurrohman M, Preastianto H, Cahyadi A. Controllability and observability    analysis of the gain scheduling based linearization for UAV quadrotor. In: 2013    International Conference on Robotics, Biomimetics, Intelligent Computational    Systems. IEEE; 2013. p. 212&#150;218.    </font></p>  	     <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">7.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Navajas GHT, Raad    JAP, Prada SR. Concurrent design optimization and control of a custom designed    quadcopter. In: 2015 16th International Conference on Research and Education    in Mechatronics (REM). IEEE; 2015. p. 63&#150;72.    </font></p>  	     ]]></body>
<body><![CDATA[<!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">8.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Castillo P, Lozano    R, Dzul A. Stabilization of a mini&#45;rotorcraft having four rotors. In: 2004    IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS).    IEEE; 2004. p. 2693&#150;2698.    </font></p>  	     <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">9.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Argentim L, Rezende    W, Santos P, Aguiar R. PID, LQR and LQR&#45;PID on a quadcopter platform. In:    2013 International Conference on Informatics, Electronics and Vision (ICIEV).    IEEE; 2013. p. 1&#150;6.    </font></p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">10.&nbsp;&nbsp; Suicmez EC, Kutay AT. Optimal path tracking control of a quadrotor UAV. In: 2014 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS). IEEE; 2014. p. 115&#150;25.    </font></p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">11.&nbsp;&nbsp; Ali Q, Montenegro S. Explicit Model Following Distributed Control Scheme for Formation Flying of Mini UAVs. IEEE Access. 2016;4:397&#150;406.    </font></p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">12.&nbsp;&nbsp; Quanser Consulting. LABORATORY GUIDE: 3 DOF Hover Experiment for MATLAB&reg; /Simulink&reg; Users. Ontario (Canada): Quanser Consulting; 2013.    </font></p>  	     ]]></body>
<body><![CDATA[<!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">13.&nbsp;&nbsp; Lewis FL, Vrabie DL, Syrmos VL.    Optimal Control. New Jersey(USA): John Wiley &amp; Sons, Inc; 2012.    </font></p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">14.&nbsp;&nbsp; Dufour P, Flila S, Hammouri H. Observer Design for MIMO Non&#45;Uniformly Observable Systems. IEEE Transactions on Automatic Control. 2012 Feb;57(2):511&#150;6.    </font></p>  	     <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">15.&nbsp;&nbsp; Hendrix CD, Veth MJ, Carr RW.    LQG control design for a hovering micro air vehicle using an optical tracking    system. In: 2009 IEEE Aerospace conference. IEEE; 2009. p. 1&#150;14.    </font></p>  	     <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">16.&nbsp;&nbsp; Imran RM, Akbar Hussain DM, Zhe    Chen. LQG controller design for pitch regulated variable speed wind turbine.    In: 2014 IEEE International Energy Conference (ENERGYCON). IEEE; 2014. p. 101&#150;5.    </font></p>  	     <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">17.&nbsp;&nbsp; Nand Kishor, Saini RP, Singh    SP. LQG / LTR controller for speed governing of hydro&#45;turbine. In: Proceedings    of the 12th IEEE Mediterranean Electrotechnical Conference. IEEE; 2004. p. 1125&#150;1128    Vol.3.    </font></p>  	    ]]></body>
<body><![CDATA[<!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">18.&nbsp;&nbsp; Zarei J, Montazeri A, Reza Jahed Motlagh M, Poshtan J. Design and comparison of LQG/LTR and H&#8734; controllers for a VSTOL flight control system. Journal of the Franklin Institute. 2007 Aug;344(5):577&#150;94.    </font></p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">19.&nbsp;&nbsp; Doyle J, Stein G. Multivariable feedback design: Concepts for a classical/modern synthesis. IEEE Transactions on Automatic Control. 1981 Feb;26(1):4&#150;16.    </font></p>  	    <!-- ref --><p><font face="verdana" size="2">20.&nbsp;&nbsp; Chen BM, Saberi A, Sannuti P. A new stable compensator design for exact and approximate loop transfer recovery. Automatica. 1991;27(2):257&#150;80.    </font></p>  	    <P align="justify">&nbsp;      <P align="justify">&nbsp;      <P align="justify"><font size="2" face="Verdana">Recibido: 5 de agosto de 2016    <br>   Aprobado: 17 de noviembre de 2016</font>      ]]></body>
<body><![CDATA[<P align="justify">&nbsp;      <P align="justify">&nbsp;   	    <p align="justify"><font face="verdana" size="2"><i>Gerson Beauchamp B&aacute;ez</i>. Departamento de Ingenier&iacute;a El&eacute;ctrica del Recinto Universitario de Mayag&uuml;ez (RUM) de la Universidad de Puerto Rico (UPR), Puerto Rico. Correo electr&oacute;nico: <a href="mailto:gerson@ece.uprm.edu">gerson@ece.uprm.edu</a>.</font></p>      ]]></body><back>
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