Alternativa de Controladores Predictivos Robustos
Resumen
El control predictivo es quizás la técnica de control avanzado que mayor
aceptación ha tenido en el mundo industrial. Sin embargo, una de las limitaciones
de la misma es la necesidad de contar con un modelo de predicción realista, ya
que generalmente no pueden contemplar todos los aspectos de la dinámica del
proceso, por lo que suelen aparecer incertidumbres.
Esta investigación tiene como objetivo el diseño del control predictivo de procesos
no lineales con incertidumbres acotadas, con el fin de obtener una solución más
efectiva y robusta en el control de procesos con incertidumbres, que desde
técnicas convencionales pueden tornarse complejas.
El aporte de la investigación es la obtención de una alternativa de control: Min-Max
MPC, que considere de manera explícita la incertidumbre en el cálculo de la señal
de control y que posibilite superar las limitaciones asociadas al tratamiento de las
restricciones.
En esta tesis se ha escogido el Min-Max MPC con incertidumbres multiplicativas
acotadas y criterio cuadrático. Esta formulación es sencilla desde un punto de
vista conceptual, y al estar formulada sobre modelos de función de transferencia
es muy apropiada a la hora de implementarla sobre procesos industriales.
La estrategia propuesta se aplica a un Intercambiador de Calor, un Reactor de
Van de Vusse y un Fermentador. Se brindan las condiciones bajo las cuales se
diseña el esquema de control para cada proceso, y por último, se muestran y
analizan los resultados de las simulaciones ante cambios en la referencia y
perturbaciones. The predictive control is perhaps the advanced control technique that has greater
acceptance in the industrial world. However, one limitation of it is the need to have
a realistic prediction model as it generally can not cover all aspects of the process
dynamics.
This research aims to design predictive control of nonlinear processes with
bounded uncertainties, in order to obtain a more effective and robust solution for
process control with uncertainties, which can become complex from conventional
techniques.
The contribution of the research is to obtain an alternative control: Min-Max MPC,
which explicitly considers uncertainty in the calculation of the control signal and
enables to overcome the limitations associated with the treatment of constraints.
In this thesis we have chosen the Min-Max MPC with multiplicative uncertainties
and bounded quadratic criterion. This formulation is simple from a conceptual point
of view, and to be made on transfer function models is most appropriate when
deploying on industrial processes.
The proposed strategy is applied to a Heat Exchanger, Van de Vusse Reactor and
Fermenter. The conditions under which the control scheme is designed for each
process are provided, and finally, show and analyze simulation results to changes
in the reference and disturbance.
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