Estrategias de Control No Lineal: Aplicaciones a un reactor tanque agitado continuo

María Celeste Colantonio.

1993.

187 h. : ilus. ; 28 cm.

Tesis--Universidad Nacional del Sur, 1994.

Resumen: En esta tesis se estudia el problema de control y estimación de perturbaciones en un reactor tanque agitado continuo donde se lleva a cabo una reacción exotérmica irreversible de primer orden. Las limitaciones prácticas impuestas y las especificaciones de performance nos llevó a fijar como objetivo de control el de mantener la temperatura por debajo de la máxima admisible, pero con una conversión aceptable. En consecuencia, se debe operar el reactor, que presenta multiplicidad de estados estacionarios, en un punto inestable. Debido a la naturaleza eminentemente no lineal del proceso, se analiza primeramente su comportamiento dinámico mediante la aplicación del Teorema de Bifurcación de Hopf en el dominio frecuencia. Se muestra la aparición de fenómenos de bifurcación estática y dinámica para distintos conjuntos de parámetros. Por otra parte se presentan las ventajas y desventajas de la representación de sistemas no lineales en series funcionales y en variables de estado, tanto en lo que respecta a la solución del problema de análisis como al de control. Los métodos de control de sistemas no lineales que permiten transformar el sistema original en un sistema lineal y controlable se apoyan en la sólida base teórica de la geometría diferencial, presentando interesantes cualidades para el diseño de controladores. Por otra parte, en general, los controladores no deben ser sintonizados nuevamente cuando se cambia el punto de operación como ocurre en el caso de controladores lineales. Luego proponemos su aplicación como alternativa de control para este caso. Sin embargo, mostramos la falta de robustez de los controladores resultantes frente a la aparición de perturbaciones no medibles en las condiciones operativas, cuando no se dispone de medidas de todos los estados. Las características de invariancia y robustez de los sistemas de control de estructura variable y de modo deslizante, nos llevan a proponer una técnica de control híbrida con el objetivo de robustificar el controlador. La mejora que ofrece esta alternativa, sin embargo no resulta totalmente satisfactoria pues la salida, si bien se mantiene dentro de las especificaciones, fluctúa en una banda alrededor del valor deseado. En consecuencia, la propuesta se modifica. El modo deslizante se aplica para el diseño de un estimador no lineal de perturbaciones. Ello permite conocer el valor de la concentraciónen el reactor con exactitud. Como resultado fundamental, la estructura de control exhibe propiedades de estabilidad y performance robustas muy satisfactorias frente a perturbaciones y estados no medidos. // Calificación de la defensa oral: 10 (diez) - Fecha: 26/4/1994

Incluye referencias bibliográficas.