Control robusto en digestores anaerobios vía H∞

Abstract

"En esta investigación, se diseño un controlador para el proceso de digestión anaerobia (DA) en fase acuosa y sólida orgánica. A pesar que se diseñaron dos controladores, el principio de síntesis fue el mismo. Se incluyeron elementos que pudieran comprometer las condiciones normales de operación en términos de magnitud y frecuencia. Dichos elementos (funciones de peso) contemplan: variación paramétrica, ruido en la medición, acotamiento del error permitido y restricciones en la señal de control. Se obtuvo un controlador que regula de manera robusta la demanda química de oxígeno (DQO) en un proceso DA para el tratamiento de vinazas mediante el factor de dilución como entrada de control. Los resultados de la implementación experimental del controlador obtenido en una planta piloto ilustró la viabilidad de aplicar el controlador a nivel industrial. Adicionalmente, mediante la modificación en las funciones de peso se logra un balance entre regulación robusta y una acción de control acotada. Se desarrolló una extensión de la teoría del proceso de DA en fase líquida aplicada al proceso de DA de la Fracción Orgánica de Residuos Sólidos Municipales. Se propone un sistema dinámico el cual permite la implementación de un controlador mediante el factor de dilución como la entrada de control. A pesar que la DA en fase líquida y sólida orgánica son descritos por diferentes sistemas de ecuaciones diferenciales y cuyas cinéticas incluyen diferentes fenómenos de inhibición, el controlador para fase sólida orgánica: (i) fue diseñado por el mismo esquema de control para fase líquida, y (ii) logra la regulación robusta de DQO."

"In this research, a controller for anaerobic digestion process in a liquid and a solid phase was designed. Despite the two controllers that were designed, the principle of the synthesis was the same. Elements which could have adverse effect on the normal operating conditions were include in the design in terms of magnitude and frequency. Such elements (weighting function) included: parametric variation, measurement noise, restriction in error and control signal. A robust controller was designed, such a controller accomplished the robust regulation of chemical oxygen demand (COD) in anaerobic digestion process for wastewater treatment of vinasses through dilution rate as control input. The result of an experimental implementation of the controller in a pilot plant scale showed the viability of application on an industrial scale. In addition, modification of the weighting function allows one address the tradeoff between robust regulation and control constraint. An extension of the AD liquid phase theory was performed for an AD process of organic fraction of municipal solid waste. A dynamic system was proposed which allows one the implementation of control law with a dilution rate as a control input. Despite of the fact the AD process of liquid and solid organic phase are described in a different equation system and kinetic growth includes different inhibition phenomena, the controller for AD of solid organic phase: (i) was designed by the same scheme as AD of liquid phase, and (ii) accomplish robust regulation of COD."