Control óptimo basado en un controlador cuadrático lineal con acción de control por adelanto para hornos solares

Abstract

La energía solar es una fuente de energ´ıa renovable prometedora que se puede utilizar para experimentos de resistencia de materiales mediante el uso de hornos solares. Sin embargo, la operación manual de este tipo de sistemas requiere de operadores muy entrenados y capacitados. Este artículo analiza la aplicación de controladores óptimos basados en seguimiento cuadr´atico lineal con acción de control por adelanto (LQT-FF, por sus siglas en inglés, Linear Quadratic Tracking-FeedForward) para el control de hornos solares utilizados para pruebas de estrés térmico de materiales. El controlador LQT-FF propuesto se basa en estudios anteriores que proporcionan una solución analítica que utiliza un modelo lineal del horno solar, lo que reduce el costo computacional del algoritmo de control óptimo. La principal contribución del trabajo radica en la formulación de este modelo en forma incremental, añadiendo un integrador artificial a los estados originales, eliminando así el error de seguimiento para diferentes puntos de operación del sistema no lineal. El controlador propuesto ha sido implementado y validado sobre el modelo de horno solar SF60 de la Plataforma Solar de Almería. Los resultados obtenidos permiten establecer que las contribuciones del artículo avanzan el estado del arte de los controladores óptimos propuestos hasta ahora en la literatura, presentando una ley de control óptima con rechazo de perturbaciones formulada con una forma incremental de las entradas para eliminar el error de seguimiento de referencia. Además, la solución se resuelve de manera eficiente y presenta un esfuerzo computacional menor, lo que es fundamental para una implementación práctica real.