Diseño simultáneo de procesos y sistemas de control predictivo mediante índices de controlabilidad basados en normas

Abstract

[EN] In this work a methodology for simultaneous process and control system design, also called integrated design, has been proposed to obtain optimal plants considering cost and controllability. It is based on closed loop transfer function norms, reducing the computational load in comparison to other existing techniques. It is a simple methodology, easy to use applying classical control theory. It uses popular optimization algorithms such us Sequential Quadratic Programming (SQP) or other multiobjective and stochastic methods. Model Predictive Control (MPC) has been chosen to implement the integrated design techniques because of its appropriate features for controlling the activated sludge process, such as constraints and multivariable systems managing and intuitive working. The methodology proposed includes robustness issues by means of polytopic uncertain regions of easy calculation, and it can be also applied to the synthesis problem or plant structure determination.

[ES] En esta tesis se propone una metodología de diseño simultáneo de procesos y sistemas de control, también denominado diseño integrado, basada en normas de funciones de transferencia del sistema en lazo cerrado, que proporciona plantas óptimas en cuanto a costes y controlabilidad y tiene la ventaja de reducir la carga computacional con respecto a otras técnicas similares. Se trata de una metodología sencilla, de fácil aplicación a partir de la teoría de control clásica, y que utiliza algoritmos de optimización típicos como la Programación Secuencial Cuadrática (Sequential Quadratic Programming, SQP) u otros algoritmos multiobjetivo y estocásticos. El controlador que se ha seleccionado para implementar las técnicas de diseño integrado es el control predictivo basado en modelos (Model Predictive Control, MPC), ya que tiene una serie de características muy apropiadas para el proceso de fangos activados, como por ejemplo el tratamiento de restricciones y de sistemas multivariables, así como un funcionamiento bastante intuitivo. La metodología propuesta incluye aspectos de robustez a partir de regiones de incertidumbre poliédrica de fácil determinación, y puede aplicarse a la síntesis o determinación de la estructura de la planta.