Application of strategies of advanced control under the active disturbance rejection control, to produce lipids from microalgae

Abstract

En esta investigación se diseñaron estrategias de control avanzado bajo el enfoque del rechazo activo de perturbaciones (ADRC, Active Disturbance Rejection Control) para incrementar la producción de biomasa en cultivos de microalgas. Para lo anterior, desde el punto de vista del control, esta investigación se planeó en dos etapas: control y optimización. La primera etapa resultó en tres diseños diferentes de controladores: dos estrategias ADRC asistida por observador y un control libre de modelo (MFC, Model-Free Control). En cada caso, el objetivo fue garantizar el seguimiento de la señal de referencia. En la segunda etapa, se realizaron dos diseños de estrategias de optimización con el fin de incrementar la producción de biomasa, una fuera de línea y una en línea. Al comparar, a nivel de simulación, estas estrategias con otras propuestas ya existentes, se encontró que: 1) las estrategias ADRC asistidas por observador tienen poca dependencia del modelo, permitiendo trabajar con un modelo aproximado que solo requiere conocer el orden del sistema y la ganancia de entrada; 2) la optimización fuera de línea aunque logra maximizar la producción de biomasa requiere conocer el modelo y 3) la propuesta que combina MFC con la optimización en línea, puede actuar sobre cualquier cultivo de microalgas ya que no necesita de un modelo. Todas las propuestas son robustas frente a perturbaciones permitiendo incrementar la producción de biomasa cuando se hace uso de una estrategia de optimización.