Novel data-driven control approaches : application in essential oil extraction processes

En esta disertación se desarrollan nuevos métodos para el diseño de controladores a partir de datos para sistemas lineales, útiles cuando el modelo de planta no está disponible. Se han considerado dos aproximaciones: (1) conjuntos de membresía (SMT) y (2) la parametrización de Youla-Kucera (YKDDC). En SMT, el ruido se considera desconocido pero limitado y un criterio adecuado basado en datos se establece de acuerdo con el problema de ajuste a un modelo de referencia. Tal formulación permite establecer límites a los parámetros del controlador a través de técnicas de programación lineal. El enfoque SMT ha sido experimentalmente validado en un sistema de suspensión activa a través de un experimento de Monte-Carlo, y se ha comparado con metodología VRFT. Por otro lado, el modelado y el control de los procesos de extracción de aceites esenciales se estudian exhaustivamente. Se proponen estrategias para una operación óptima de extracción y regulación de la temperatura. Un calentador óhmico a escala de laboratorio se ha diseñado y construido, el cual es capaz de extraer el aceite esencial de 100 [g] de masa vegetal (hierba aromática). Las características seleccionadas del destilador permitieron obtener cantidades medibles de aceite de eucalipto, todo con el fin de obtener las curvas de extracción cinética. Los resultados experimentales indican que nuestra trayectoria óptima de potencia de calentamiento permite importantes ahorros de energía, manteniendo un rendimiento estadísticamente igual al rendimiento con una entrada de potencia constante. Además, el enfoque propuesto de YK-DDC se aplica para la regulación de la temperatura.In this dissertation are developed new methods for the design of controllers from data for linear systems, useful when the plant model is unavailable, two frameworks have been considered using setmembership techniques (SMT) and the Youla-Kucera parametrization (YK-DDC). In SMT, the Unknown But Bounded (UBB) noise structure affecting the experimental data has been assumed, and a proper data-based criterion is stated according to the reference model criterion problem. Such formulation allows to state hard bounds on controller parameters via linear programming techniques. SMT approach has been experimentally validated on an active suspension system via a Monte-Carlo experiment, and it has been compared with VRFT methodology. On the other hand, the modeling and control of essential oil extraction processes are comprehensively studied, and novel strategies for optimal extraction operation and temperature regulation are proposed. A lab-scale ohmic distiller able to extract the essential oil from 100[g] of vegetal mass (aromatic herb) has been designed and constructed by the author. The selected characteristics of the distiller allowed to obtain measurable essential oil quantity from Eucalyptus, in order to obtain the kinetic extraction curves. Experimental results indicate that our input trajectory allows important energy savings, maintaining the yield statistically equal to the yield with a constant input. In addition, the proposed YK-DDC approach is applied for the regulation of temperature in an ohmic-heater, where experimental results show that our controller offers better tracking results tan a procedure extracted from recent literature.Doctor en IngenieríaDoctorad