Control avanzado para la producción eficiente de hidrógeno integrada a una pila de combustible

LUPPI, P. A.; BRACCIA, L.; RODRÍGUEZ DEL PORTAL, S.; ZUMOFFEN, D.

San Juan

Congreso; XIX Reunión de trabajo en procesamiento de la información y control (RPIC); 2021

Instituto de Automática, Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de San Juan ? CONICET

En este trabajo se propone el diseño de estructuras de control (EC) para un sistema de procesamiento de bioetanol (SPB) integrado a una pila de combustible (PC) con membrana intercambiadora de protones (PEM). Las EC se basan en múltiples lazos feedback convencionales, complementados con dos bloques adicionales: un módulo de distribución de control y un módulo de combinación de mediciones. Dichos módulos son diseñados aplicando la técnica de Análisis de Componentes Principales (PCA) sobre un modelo de estado estacionario del proceso. Su objetivo es realizar una reducción dimensional del espacio de las variables de entrada-salida con el fin de obtener un conjunto de componentes principales como variables manipuladas (VM) y controladas (VC). El procedimiento propuesto habilita el uso simultáneo de dos tipos de VM y VC: variables simples (i.e. no combinadas) y/o variables compuestas, que se definen como combinaciones lineales de otras. según se utilicen VM y VC simples, compuestas, o de ambos tipos, es posible diseñar tres tipos de EC: simples (ECS), totalmente combinadas (ECC) o mixtas (ECM), respectivamente. La incorporación al diseño de variables compuestas permite el manejo de sistemas no cuadrados y con pobre acondicionamiento. El procedimiento para definir las VM y VC se implementa como un problema de optimización multiobjetivo que se resuelve eficientemente con algoritmos genéticos. Tres funcionales costo a minimizar proporcionan un adecuado balance entre el grado de controlabilidad y la complejidad de las EC resultantes. Para evaluar el desempeño de las soluciones propuestas se utiliza un modelo dinámico no lineal del SPB+PCPEM.