Una alternativa al control no lineal: Control predictivo con Linealización Exacta por Realimentación

Abstract

En los últimos años, una de las tecnologías avanzadas con mejores resultados en su aplicación a diferentes procesos industriales ha sido el Control Predictivo Basado en Modelos Lineales (Model Based Predictive Control, MPC). Por su parte, el Control Predictivo No Lineal (Nonlinear Model Predictive Control, (NMPC)) surgió hace relativamente poco tiempo y su implementación aún requiere resolver muchos problemas de optimización. Los grandes requerimientos de cálculo de los métodos de MPC no lineal constituyen un serio obstáculo para su exitosa implementación industrial. El objeto de la presente investigación lo constituyen las Técnicas de Control para procesos no lineales, proponiéndose como objetivo diseñar y simular una propuesta de control híbrido (Control Predictivo + Linealización Exacta por Realimentación), a fin de brindar una alternativa que permita solucionar los problemas asociados a la optimización en el NMPC. El aporte de la investigación es la obtención de una alternativa de control que combina el control predictivo con la linealización exacta por realimentación, para superar las dificultades asociadas a la implementación del control predictivo en sistemas no lineales con restricciones. La alternativa de control propuesta se aplica a un reactor tipo tanque continuamente agitado. Se brindan las condiciones bajo las cuales se diseña el esquema de control híbrido, y por último, se muestran los resultados de las simulaciones ante cambios en la referencia y perturbaciones.

In recent years, one of the advanced technologies with the best results in its application to different industrial processes has been Linear Model-Based Predictive Control (MPC). For its part, Nonlinear Predictive Control (NMPC) emerged relatively recently and its implementation still requires solving many optimization problems. The large computational requirements of nonlinear MPC methods constitute a serious obstacle to their successful industrial implementation. The object of this research is the Control Techniques for non-linear processes, with the objective of designing and simulating a hybrid control proposal (Predictive Control + Exact Linearization by Feedback), in order to provide an alternative that allows solving the associated problems. to optimization in the NMPC. The contribution of the research is to obtain a control alternative that combines predictive control with exact linearization by feedback, to overcome the difficulties associated with the implementation of predictive control in nonlinear systems with restrictions. The proposed control alternative applies to a continuously stirred tank type reactor. The conditions under which the hybrid control scheme is designed are provided, and finally, the results of the simulations in the face of changes in the reference and disturbances are shown.