Chiller Load Forecasting Using Hyper-Gaussian Nets

Energy load forecasting for optimization of chiller operation is a topic that has been receiving increasing attention in recent years. From an engineering perspective, the methodology for designing and deploying a forecasting system for chiller operation should take into account several issues regarding prediction horizon, available data, selection of variables, model selection and adaptation. In this paper these issues are parsed to develop a neural forecaster. The method combines previous ideas such as basis expansions and local models. In particular, hyper-gaussians are proposed to provide spatial support (in input space) to models that can use auto-regressive, exogenous and past errors as variables, constituting thus a particular case of NARMAX modelling. Tests using real data from different world locations are given showing the expected performance of the proposal with respect to the objectives and allowing a comparison with other approaches.Unión Europea RTI2018-101897-B-I00Ministerio de Ciencia e Innovación RTI2018-101897-B-I0

Adaptive Cost Function FCSMPC for 6-Phase IMs

In this paper, an adaptive cost function FCSMPC is derived from newly obtained results concerning the distribution of figures of merits used for the assessment of stator current model-based control of multi-phase induction machines. A parameter analysis of FCSMPC is carried out for the case of a six-phase motor. After extensive simulation and Pareto screening, a new structure has been discovered linking several figures of merit. This structure provides an simple explanation for previously reported results concerning the difficulty of cost function tuning for FCSMPC. In addition, the newly discovered link among figures of merit provides valuable insight that can be used for control design. As an application, a new cost function design scheme is derived and tested. This new method avoids the usual and cumbersome procedure of testing many different controller parameters.Unión Europea RTI2018-101897-B-I00Ministerio de Ciencia e Innovación RTI2018-101897-B-I00Agencia Estatal de Investigación RTI2018-101897-B-I0

Control no lineal robusto de una maqueta de helicóptero con rotores de velocidad variable

En este artículo se presenta el diseño de un controlador robusto no lineal para un helicóptero de laboratorio. El equipo se caracteriza por tener los ángulos de ataque de las hélices de los rotores fijos y se controla mediante el cambio de velocidad de los rotores a través de dos motores de accionamiento directo. El sistema resultante es multivariable (de 2 entradas y 4 salidas) altamente no lineal y fuertemente acoplado. La aplicación presentada en este artículo considera el diseño de un sistema de control robusto con rechazo de perturbaciones persistentes, basado en linealización por realimentación y dos controladores con estructura PID diseñados a partir de un controlador LQR con efecto integral añadido. La metodología ha sido satisfactoriamente verificada por medio de resultados experimentales

Guaranteed Quadrotor Position Estimation Based on GPS Refreshing Measurements

The application of two guaranteed estimation methods on the estimation of a quadrotor position is presented in this paper. A discrete time system model used for the position estimation is supposed, whereas GPS measurement is performed with greater sampling time. Firstly, guaranteed algorithms are applied in order to compute the feasible set of positions where the quadrotor is likely to be found. Subsequently, the estimation is corrected and improved by using the GPS sensor measurement

Calibración de sensores de humedad capacitivos usando redes neuronales

X Jornadas de Investigación de la Zona no Saturada del Suelo, Salamanca (España), 2011El estudio de la variabilidad espacial de la humedad del suelo a escala de parcela o cuenca agrícola requiere el uso de redes de sensores de humedad de bajo coste, que suelen mostrar una fiabilidad limitada y requieren de calibraciones específicas, especialmente en suelos con elevados contenidos en arcilla. El presente trabajo pretende plantear una calibración más fiable de sondas de humedad mediante un análisis mixto campo-laboratorio. Para la calibración de campo se dispone de datos gravimétricos; para la calibración en laboratorio se han usado columnas de suelo inalterado que tras ser saturadas fueron desecadas en un entorno controlado mientras se monitorizaba la evolución de su peso y la de su humedad volumétrica, medida con diferentes sondas capacitivas Decagon. Tras obtener curvas de secado y la relación entre la humedad gravimétrica y la volumétrica es posible realizar una calibración mejorada específica para cada tipo de suelo. Las redes neuronales son particularmente útiles para el modelado de procesos físicos y el ajuste de modelos. En este trabajo se propone el empleo de dichas herramientas para obtener calibraciones para las sondas analizadas en el tipo de suelo objeto de estudio. Los resultados muestran que dichas calibraciones permiten mejorar la precisión de las mediciones de humedad realizadas.The study of the spatial variability of soil water content at agricultural plot or catchment scales requires the use of low-cost soil water content sensor networks, which usually show a limited reliability and require specific calibrations, specially for soils with a high clay content. This work proposes a more reliable calibration of soil water content probes with a laboratory analysis. Minimally disturbed soil columns were saturated with water and dried in a controlled environment while monitorizing the evolution of their volumetric soil water content (with different capacitive Decagon Probes) and weights. After obtaining the drying curves and the relation between the volumetric and the measured gravimetric soil water contents it is possible to achieve an improved calibration specific for different kinds of soil. Neural networks are especially interesting for the modeling of physical processes and model adjustment. In this work, these tools were used in order to obtain improved calibrations for the analyzed probes in the studied soil type. Results show that this calibration improves the accuracy and pMinisterio de Ciencia e Innovación AGL2009 C03-03Junta de Andalucía AGR-478

Pointing performance evaluation of control strategies for high concentration photovoltaic sun trackers

[EN] In this article the pointing performance of several control strategies for high concentration sun trackers is evaluated. Due to the high accuracy required in real pointing, below the global acceptance half-angle of the energy harvesting system, the article sumarizes the most characteristic uncertainty sources of mounting a solar tracker. A theoretical framework is established that let us represent assembly imperfections in the form of rotational relationships among reference frames associated to the elements of the tracker. A two-stage system calibration process is exposed, which allows estimating parametric uncertainties of the rotations. Finally, five control strategies and the experimental results obtained with them when implemented on a high-performance industrial-grade HCPV solar tracker are analyzed. The results show an appropriate performance for all strategies whether the system is well calibrated. However, only the one based on power feedback is robust enough to provide a good performance when the system becomes uncalibrated.[ES] En este artí­culo se evalua el desempeño por apuntamiento de una serie de estrategias de control para seguidores solares de alta concentracion. Dado el alto grado de precisión que se necesita en el apuntamiento real, por debajo del semi ángulo de aceptancia global del sistema de captacion de energí­a, en el artí­culo se revisan las incertidumbres mas caracterí­sticas del montaje de un seguidor solar, y se establece un marco teorico que permite representar imperfecciones de montaje en forma de relaciones de rotación de marcos de referencias asociados a los elementos del seguidor. Se expone un proceso de calibracion del sistema en dos etapas, que permite estimar incertidumbres parametricas de las rotaciones. Finalmente, se analizan cinco estrategias de control y los resultados experimentales obtenidos con ellas al implementarlas sobre un seguidor solar HCPV industrial de altas prestaciones. Los resultados muestran que con el sistema bien calibrado, todas las estrategias proporcionan un desempeno similar. Sin embargo, solo la basada en realimentacion en potencia es suficientemente robusta como para proporcionar buen desempeño cuando el sistema de descalibra.Esta publicación es parte del proyecto de I+D+i PID2020-115561RB-C32, financiado por Ministerio de Ciencia e Innovación/ Agencia Estatal de Investigación/10.13039/501100011033/ “FEDER Una manera de hacer Europa”.Garrido Satué, M.; Castaño Castaño, F.; Ortega Linares, MG.; Rodríguez Rubio, F. (2022). Evaluación del desempeño por apuntamiento de estrategias de control para seguidores solares fotovoltaicos de alta concentración. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 19(2):174-185. https://doi.org/10.4995/riai.2022.16905OJS17418519

Energy management of refrigeration systems with thermal energy storage based on non-linear model predictive control

This work addresses the energy management of a combined system consisting of a refrigeration cycle and a thermal energy storage tank based on phase change materials. The storage tank is used as a cold-energy buffer, thus decoupling cooling demand and production, which leads to cost reduction and satisfaction of peak demand that would be infeasible for the original cycle. A layered scheduling and control strategy is proposed, where a non-linear predictive scheduler computes the references of the main powers involved (storage tank charging/discharging powers and direct cooling production), while a low-level controller ensures that the requested powers are actually achieved. A simplified model retaining the dominant dynamics is proposed as the prediction model for the scheduler. Economic, efficiency, and feasibility criteria are considered, seeking operating cost reduction while ensuring demand satisfaction. The performance of the proposed strategy for the system with energy storage is compared in simulation with that of a cycle without energy storage, where the former is shown to satisfy challenging demands while reducing the operating cost by up to 28%. The proposed approach also shows suitable robustness when significant uncertainty in the prediction model is considered

Pointing performance evaluation of control strategies for high concentration photovoltaic sun trackers

En este artículo se evalúa el desempeño por apuntamiento de una serie de estrategias de control para seguidores solares de alta concentración. Dado el alto grado de precisión que se necesita en el apuntamiento real, por debajo del semi ángulo de aceptancia global del sistema de captación de energía, en el artículo se revisan las incertidumbres mas características del montaje de un seguidor solar, y se establece un marco teórico que permite representar imperfecciones de montaje en forma de relaciones de rotación de marcos de referencias asociados a los elementos del seguidor. Se expone un proceso de calibración del sistema en dos etapas, que permite estimar incertidumbres paramétricas de las rotaciones. Finalmente, se analizan cinco estrategias de control y los resultados ´ experimentales obtenidos con ellas al implementarlas sobre un seguidor solar HCPV industrial de altas prestaciones. Los resultados muestran que con el sistema bien calibrado, todas las estrategias proporcionan un desempeño similar. Sin embargo, solo la basada ˜ en realimentación en potencia es suficientemente robusta como para proporcionar buen desempeño cuando el sistema de descalibraIn this article the pointing performance of several control strategies for high concentration sun trackers is evaluated. Due to the high accuracy required in real pointing, below the global acceptance half-angle of the energy harvesting system, the article sumarizes the most characteristic uncertainty sources of mounting a solar tracker. A theoretical framework is established that let us represent assembly imperfections in the form of rotational relationships among reference frames associated to the elements of the tracker. A two-stage system calibration process is exposed, which allows estimating parametric uncertainties of the rotations. Finally, five control strategies and the experimental results obtained with them when implemented on a high-performance industrial-grade HCPV solar tracker are analyzed. The results show an appropriate performance for all strategies whether the system is well calibrated. However, only the one based on power feedback is robust enough to provide a good performance when the system becomes uncalibrated.Ministerio de Ciencia e Innovación PID2020-115561RB-C32Agencia Estatal de Investigación 10.13039/50110001103

Optimización y control en cascada de temperatura de registro mediante sistemas de refrigeración

Este artículo analiza la eficiencia energética de un ciclo de refrigeración, generando un optimizador de referencias para el control basado en aproximaciones lineales. Se plantean dos enfoques de control: el control de potencia, en el cual se propone un controlador robusto descentralizado para la regulación de la potencia frigorífica dada por el ciclo, y el control de temperatura de recinto, en el cual se considera también la dinámica del recinto a refrigerar y se propone una estructura de control en cascada donde un controlador externo genera las referencias de potencia frigorífica al controlador interno del ciclo de refrigeración. Se analizan en simulación y también experimentalmente el seguimiento de referencias y el rechazo de perturbaciones en ambas estrategias de control.Ministerio de Ciencia e Innovación (España) proyecto DPI2015-70973-RMinisterio de Ciencia e Innovación (España) proyecto DPI2016-79444-

Observadores Distribuidos Garantistas para Sistemas en Red

En este art´ıculo se propone un observador distribuido garantista para sistemas en red, considerando de forma expl´ıcita el problema de los retardos variables en las comunicaciones. Se asume que la informacion intercambiada entre agentes llega siempre a ´ su destino, si bien las comunicaciones estan sujetas a retardos variables, cuyo valor m ´ aximo ´ se supone conocido. Cada observador trabaja con informacion parcial, y necesita comunicarse con observadores vecinos para llevar a cabo una estimaci ´ on del estado ´ completo del sistema. Para representar a los conjuntos garantistas, cuya funcion es acotar en tiempo real la regi ´ on en la que se ´ encuentra el estado del sistema, se ha optado por la utilizacion de zonotopos. Esto permite integrar de forma sencilla la informaci ´ on´ recibida por cada agente. Finalmente se presentan resultados de simulacion para validar el algoritmo propuesto.Ministerio de Economía y Competitividad DPI2013-44135-RMinisterio de Economía y Competitividad DPI2015-70973-RMinisterio de Economía y Competitividad TEC2016-80242-PUnión Europea TEC2016-80242-