Design and implementation of an observer-based soft sensor for a heat exchanger

The objective of this work is to describe step-by-step how to implement an observer-based soft sensor in order to estimate process variables for which a hardware sensor is not available. The design and implementation procedure is illustrated by applying it to a counter-flow double-pipe heat exchanger. The approach used to design the nonlinear observer is based on a simplified mathematical model of the process. Numerical simulations and experiments were performed in a bench-scale pilot plant in order to validate the proposed scheme

Control PI/PID robusto de reactores químicos

Se presenta el desarrollo de una ley de control robusta del tipo de retroalimentación de estados, para cierta clase de reactores tipo tanque agitado continuo (RTAC), la cual es capaz de mantener los estándares de operación impuestos. Esta ley de control se construye en dos pasos: (i) en el primero se desarrolla la ley de control del tipo retroalimentada mediante la definición del error de modelado, (ii) En la segunda parte se estima el error de modelado haciendo uso de un esquema de observación de orden reducido. El conjunto, controlador-observador, da como resultado un controlador PI/PID 1 clásico más algunos términos adicionales. La estructura de control obtenida en cada caso, depende del tipo de sistema que se esta trabajando. Por lo que para un RTAC de grado relativo n = 1 se obtiene un controlador PI. Para el caso de un RTAC con dinámica en el sistema de enfriamiento y de grado relativo n = 2 se obtiene un controlador PID. Para el caso de un sistema en forma estrictamente retroalimen tada y de grado relativo n > 1 usando la técnica de backstepping, se obtiene una cascada de controladores PI, la cual se aplica a un RTAC. con dinámica en el sistema de enfriamiento y de fase mínima. En la caracterización de las propiedades de estabilidad de los esquemas de control diseñados, se hace uso de la teoría de sistemas singularmente perturbados. El principal objetivo del trabajo es demostrar qué contrario a lo que se creía, un controlador clásico tipo PI/PID es capaz de proporcionar resultados de estabilidad semi-globales en sistemas no lineales, como lo son los RTAC. También se presentan algunas guías de sintonizado de acuerdo.al desarrollo del esquema de control, las cuales además de ser sencillas poseen un significado físico

Stability of Polymerization Reactors Using I/o Linearization and a High-gain Observer

We develop an observer-based control structure for a standard nonlinear model of polymerization reactors. We use a classical input/output linearization technique for the controller synthesis, and prove theoretically its global asymptotic stability. Because our stabilizing feedback laws require knowledge of the state of the model, we solve the estimation problem by designing an exponentially converging observer, the equations of which are close to those of the extended Kalman filter. Finally, by proving a nonlinear separation principle, we conclude that our observer-based control structure is capable of stabilizing polymerization reactors. As a consequence, polymerization reactors can be operated even on open-loop-unstable steady states