Diseno y evaluacion de una estrategia de control predictivo basado en modelo no lineal para un bio-reactor piloto de cultivo sobre substrato solido

Abstract

Se presenta una propuesta de control para reactores discontinuos de cultivo sobre sustrato sólido (SSC) sujeto a restricciones y diversoso tipos de perturbaciones aleatorias. La simulación del sistema utiliza un modelo de un birreactor SSC piloto de 200kg de capacidad, el que además incluye un modelo de ruido que contempla las principales perturbaciones a que están sujetas las mediciones del proceso. Tanto el modelo del proceso como el modelo de ruido fueron calibrados con datos experimentales. La estrategia de control utiliza técnicas de Control Predictivo basado en modelo (MPC). Dada la naturaleza altamente no lineal y variante en el tiempo de proceso, el sistema de control obtiene una aproximación lineal del proceso en diveros instantes de tiempo, con el fin de compensar las variaciones del sistema. Para atenuar el efecto de las perturbaciones aleatorias en las variables medidas y estimar las variables no medidas del birreactor, se utilizó filtros tipo Kalman Extendido (con aproximciones de primer y segundo orden). El sistema de control fue evaluado en ambiente MAtlab/Simulink.