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Integral Windup Resetting Enhancement for Sliding Mode Control of Chemical Processes with Longtime Delay
Indexado
WoS WOS:000900997500001
Scopus SCOPUS_ID:85144900483
DOI 10.3390/ELECTRONICS11244220
Año 2022
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The effects of the windup phenomenon impact the performance of integral controllers commonly found in industrial processes. In particular, windup issues are critical for controlling variable and longtime delayed systems, as they may not be timely corrected by the tracking error accumulation and saturation of the actuators. This work introduces two anti-windup control algorithms for a sliding mode control (SMC) framework to promptly reset the integral control action in the discontinuous mode without inhibiting the robustness of the overall control system against disturbances. The proposed algorithms are intended to anticipate and steer the tracking error toward the origin region of the sliding surface based on an anti-saturation logistic function and a robust compensation action fed by system output variations. Experimental results show the effectiveness of the proposed algorithms when they are applied to two chemical processes, i.e., (i) a Variable Height Mixing Tank (VHMT) and (ii) Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) with a variable longtime delay. The control performance of the proposed anti-windup approaches has been assessed under different reference and disturbance changes, exhibiting that the tracking control performance in the presence of disturbances is enhanced up to 24.35% in terms of the Integral Square Error (ISE) and up to 88.7% regarding the Integral Time Square Error (ITSE). Finally, the results of the proposed methodology demonstrated that the excess of cumulative energy by the actuator saturation could reduce the process resources and also extend the actuator's lifetime span.

Revista



Revista ISSN
Electronics 2079-9292

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Disciplinas de Investigación



WOS
Computer Science, Information Systems
Physics, Applied
Engineering, Electrical & Electronic
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Romo, Álvaro Javier Prado Hombre Universidad Católica del Norte - Chile
2 Herrera, Marco Hombre Escuela Politen Nacl - Ecuador
Escuela Politénica Nacional - Ecuador
Escuela Politécnica Nacional - Ecuador
3 Dominguez, Xavier Hombre Plexigrid SL - España
Plexigrid - España
4 Torres, José Hombre Escuela Politen Nacl - Ecuador
Escuela Politénica Nacional - Ecuador
Escuela Politécnica Nacional - Ecuador
5 Camacho, Oscar Hombre Univ San Francisco Quito USFQ - Ecuador
Universidad San Francisco de Quito - Ecuador

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Financiamiento



Fuente
Universidad Católica del Norte
Universidad San Francisco de Quito
Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación
Colegio de Ciencias e Ingenierías
Universidad San Francisco de Quito USFQ

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
This research was supported and funded by the Departamento de Ingenieria de Sistemas y Computacion with the Universidad Catolica del Norte under project 202203010029-VRIDT-UCN. Oscar Camacho thanks the Colegio de Ciencias e Ingenierias, Universidad San Francisco de Quito USFQ, for the supporting given.
This research was supported and funded by the Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación with the Universidad Católica del Norte under project 202203010029-VRIDT-UCN. Oscar Camacho thanks the Colegio de Ciencias e Ingenierías, Universidad San Francisco de Quito USFQ, for the supporting given.

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