Estimación y Control Dinámico para Cultivos de Microalgas con un Esquema EKF-NMPC

Abstract

En este artículo se considera el problema de estimación y control de cultivos de microalgas en biorreactores. Éstos son sistemas no lineales con escasas mediciones y un nivel de ruido en las mismas muy elevado, lo que constituye un problema para la optimización de la productividad. Los sensores basados en software constituyen una solución ya que permiten reconstruir los estados completos del sistema en base a un número reducido de mediciones. En este trabajo se propone abordar el problema de optimización de la producción mediante la combinación de un controlador predictivo basado en modelo no lineal (NMPC) y un filtro de Kalman extendido (EKF). Tanto el control como el estimador se basan en un modelo matemático cuyos parámetros fueron identificados para la cepa Scenedesmus obliquus. La manipulación simultánea de la luz incidente y la tasa de dilución como variables de control, además de la sintonía dedicada del EKF hacen que laestructura observador-controlador propuesta resulte muy eficiente. El desempeño se evalúa mediante simulación numérica.