State estimation and nonlinear tracking control simulation approach. Application to a bioethanol production system

Autor: Leandro Rodriguez, M. Cecilia Fernández, M. Nadia Pantano, Gustavo Scaglia
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: CONICET Digital (CONICET)
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
instacron:CONICET
ISSN: 1615-7605
1615-7591
DOI: 10.1007/s00449-021-02558-y
Popis: Tracking control of specifc variables is key to achieve a proper fermentation. This paper analyzes a fed-batch bioethanol production process. For this system, a controller design based on linear algebra is proposed. Moreover, to achieve a reliable control, on-line monitoring of certain variables is needed. In this sense, for unmeasurable variables, state estimators based on Gaussian processes are designed. Cell, ethanol and glycerol concentrations are predicted with only substrates measurement. Simulation results when the controller and estimators are coupled, are shown. Furthermore, the algorithms were tested with parametric uncertainties and disturbances in the control action, and are compared, in all cases, with neural networks estimators (previous work). Bayesian estimators show a performance improvement, which is refected in a decrease of the total error. Proposed techniques give reliable monitoring and control tools, with a low computational and economic cost, and less mathematical complexity than neural network estimators. Fil: Fernández Puchol, María Cecilia. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan; Argentina Fil: Pantano, Maria Nadia. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan; Argentina Fil: Rodriguez Aguilar, Leandro Pedro Faustino. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan; Argentina Fil: Scaglia, Gustavo Juan Eduardo. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan; Argentina
Databáze: OpenAIRE