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TESIS DOCTORAL

Control de sistemas no lineales basado en la estructura hamiltoniana
por Fabio G´mez-Estern Aguilar o Ingeniero de Telecomunicaci´n por la Escuela Superior de Ingenieros o de la Universidad de Sevilla Presentada en la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla para la obtenci´n del o Grado de Doctor Ingeniero de Telecomunicaci´n o

Sevilla, Septiembre de 2002TESIS DOCTORAL

Control de sistemas no lineales basado en la estructura hamiltoniana

Autor: Fabio G´mez-Estern Aguilar o Directores: Javier Aracil Santonja ´ Francisco Gordillo Alvarez

Agradecimientos
Ante todo, expresar mi gratitud a mis padres cuyo cari˜o y apoyo incondicional, han n resultado imprescindibles para llevar a t´rmino esta ambiciosa tarea. e Estoy igualmenteagradecido a Javier Aracil, mi primer director por sus muchas sugerencias y apoyo constante durante esta investigaci´n. Su imaginaci´n, sabidur´ y dedio o ıa caci´n lo hacen indiscutible merecedor del prestigio del que disfruta. o Al codirector de esta tesis, Francisco Gordillo, le debo la dedicaci´n, su compromiso o con la calidad y la puesta al servicio del trabajo com´n de sus s´lidos conocimientos enu o nuestra area en la dif´ preparaci´n de los art´ ´ ıcil o ıculos que contribuyeron a esta tesis. El profesor Romeo Ortega manifest´ su inter´s por nuestro trabajo y la posibilidad de o e abrir un l´ ınea com´n de investigaci´n entre su grupo franc´s de Sup´lec y el sevillano, que u o e e ha dado sus frutos y continuar´ haci´ndolo en el futuro. Es un honor para m´ el haber a e ı sido coautorcon ´l de una serie de art´ e ıculos. Estoy igualmente agradecido al profesor Francisco Rodr´ ıguez Rubio por su decisiva contribuci´n al inicio y desarrollo de esta tesis, as´ como la ejemplar gesti´n de los proyeco ı o tos en los que se enmarca el presente trabajo. o Por sus sugerencias y colaboraci´n, me siento en deuda con Enrique Ponce, Mark W. Spong, Antonio Barreiro, Hugo Rodr´ ıguez, CarlosP´rez, Dar´ B´cares, Ismael Alcal´, e ıo e a Miguel Pe˜a, Kurt Schlacher, Jos´ Angel Acosta, Guido Blankestein, Ces´reo Raim´ndez, n e a u ´ Manolo L´pez, Miguel Angel G. Cordones, Oscar Collazo, Gr´gory Potel, Jorge Ch´vez, o e a Wolfgang Mitterbaur, y los an´nimos revisores que intervinieron en las publicaciones o ınea. relacionadas con la tesis; todos ellos investigadores de primera l´ Porultimo har´ constar mi cari˜o y gratitud por su apoyo y comprensi´n a los sigu´ e n o ientes: C´sar Saiz, Pedro Montes, Agust´ Mart´ e ın ınez, Rafael Garc´ Iv´n Gonz´lez, Olga ıa, a a Puente, Javi Reig, Teresa Cruz, y los amigos injustamente omitidos, en recuerdo de los buenos momentos compartidos. El presente trabajo ha sido financiado parcialmente por el Ministerio de Ciencia y Tecnolog´ espa˜olbajo los programas FEDER y PICASSO. Igualmente ha recibido fiıa n nanciaci´n para las estancias del doctorando en el Laboratoire de Signaux et Systemes, o e e Sup´lec, por parte del Centre National de la Recherche Scientifique franc´s. Sevilla Septiembre de 2002 Fabio G´mez-Estern Aguilar o

Nocte dieque incubando (D´ y noche d´ndole vueltas) ıa a Sir Isaac Newton

Por supuesto, por siempre, aPaloma.

´ Indice General
Glosario Resumen 1 Introducci´n o 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Motivaci´n y objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o Control de plataformas giroestabilizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas subactuados en control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . Control basado en la energ´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ıa 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1.5.5 1.6 Evoluci´n del concepto de energ´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o ıa 1 5 7 7 7 7 8 9 9

Energ´ en control: planteamiento del problema . . . . . . . . . . . 10 ıa Estabilizaci´n mediante la energ´ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 o ıa Comportamiento...