Control predictivo con modos deslizantes

Resumen

En los últimos 25 años, las estrategias de control avanzado por estructura variable (Variable Structure Control VSC), en particular las de Control por Modo Deslizante (Sliding Mode Control SMC), y las de Control Predictivo basado en Modelo (Model Predictive Control MPC), han experimentado una gran evolución. Sus buenas características operacionales y la superación de algunas de las desventajas que presentan cada una por separado motivaron la realización de esta tesis doctoral. A partir de los fundamentos teóricos de SMC y MPC, se presentan en esta tesis algunas leyes de control híbridas basadas en el modelo de POMTM del proceso a controlar, que caracteriza apropiadamente la mayoría de los procesos industriales y es de sencilla obtención. Además, dichas leyes son fácilmente programables en sistemas de control digital y son aplicables a sistemas modelables como de fase no mínima y con grandes retardos. Adicionalmente se han obtenido varias reglas de sintonización sencillas que proporcionan respuestas en bucle cerrado estables y suaves, incluso con alto grado de incertidumbre estructurada y no estructurada en el modelado. Los controladores han sido diseñados a partir de modelos exactos y sintonizados considerando cierto grado de incertidumbre. En varios apartados se han realizado análisis de estabilidad, admisibilidad y robustez con el fin de completar los apartados de síntesis. Se ha dedicado un capítulo a la simulación de las leyes propuestas con varios sistemas de interés, obteniéndose resultados favorables en cuanto a seguimiento de escalón y rechazo de perturbaciones en la salida, en comparación con GPC (C. Bordóns, 1994) y SMC (O. Camacho, 1996) e IM-SMC (O. Camacho y otros, 2003), obtenidos a partir del modelado de POMTM de los procesos. Por último se han programado y aplicado las leyes a dos sistemas no lineales con incertidumbres y perturbaciones: un intercambiador de calor en un circuito de recirculación de agua situado en la planta piloto del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de Sevilla y un campo de colectores de radiación solar distribuidos situados en la plataforma solar del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas en Tabernas (Almería).