Control predictivo no lineal basado en modelo en espacios de estado aplicado a la refrigeración de fruta

Abstract

El objetivo de la tesis es desarrollar un controlador predictivo no lineal basado en modelo de espacio de estados, aplicado a un modelo dinámico de simulación, con el fin de obtener un controlador que optimice la calidad de control y la eficiencia energética. Por lo que, se implementa un controlador predictivo no lineal basado en modelo de espacio de estados, en el cual, se tienen en cuenta los fundamentos de la transferencia de calor y termodinámica de los componentes del proceso de refrigeración, que actúan sobre el comportamiento de la temperatura del producto final para obtener las ecuaciones que conforman al modelo de espacio de estados, asegurando así una mejor calidad para los productos de agroexportación. El controlador se implementará sobre un modelo dinámico de simulación con el método de frontera sobre el evaporador del sistema de refrigeración, para lo cual, se describe la teoría termodinámica y transferencia de calor necesaria para la modelación matemática del proceso de refrigeración. Por lo demás, se estudia el proceso de enfriamiento para la conservación de frutas y se detallan las características de la planta piloto de la Universidad de Piura, sobre la cual se desarrolló el modelo matemático. En tanto, se desarrolla el modelo matemático a partir de los principios de termodinámica y transferencia de calor para validarse con la data real obtenida de la planta piloto de la universidad. Posteriormente, se explica la teoría y fundamentos del control predictivo no lineal, basado en espacio de estados con y sin restricciones. Finalmente, se detallan los parámetros de los controladores diseñados y se presentan los resultados de la simulación. Se concluye que el modelo dinámico de simulación asegura un comportamiento similar al de la planta real, con un alto nivel de precisión. Esto permite implementar estrategias de control para ser probadas, ahorrando costos y garantizando resultados de calidad.