Controlador cuadrático lineal con acción de control por adelanto y estabilidad robusta para hornos solares

Abstract

La energía solar representa una fuente renovable, versátil y confiable que puede emplearse en experimentos de resistencia de materiales mediante el uso de hornos solares. En este artículo se examina la aplicación de controladores óptimos basados en seguimiento cuadrático 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 en pruebas de estrés térmico de materiales. El controlador LQT-FF propuesto se fundamenta en estudios previos que ofrecen una solución analítica basada en un modelo lineal del horno solar, reduciendo en este caso el coste computacional del algoritmo de control óptimo. La contribución principal de este trabajo radica en la formulación incremental de este modelo, incorporando un integrador artificial a los estados originales. Además, se utiliza el análisis de estabilidad robusta para sintonizar el LQT-FF considerando el estimador de estados en lazo cerrado. El correcto funcionamiento del controlador propuesto se ha verificado sobre un modelo no lineal del horno solar SF60 de la Plataforma Solar de Almería. Los resultados obtenidos suponen un avance significativo en los controladores óptimos existentes en la literatura, ya que el controlador LQT-FF resulta en una ley de control óptima con rechazo de perturbaciones formulada mediante una forma incremental de las entradas, la cual elimina el error de seguimiento de referencia con una sintonía estable para todo el rango de operación de la planta. Por otro lado, esta ley de control se puede implementar eficientemente y con menor esfuerzo computacional, lo que resulta crucial para su implementación.