A robust state estimator design for nonlinear plants

Abstract

The problem of designing an on-line estimator to infere the state of observable or detectable multi-input multi-output nonlinear plants with exogenous inputs is addressed.Sufficient conditions for robust convergence with respect to model parameter errors, and a tractable tuning procedure are obtained. The inference of conversion, molecular weight and polydispersity from density, temperature and volume measurements in a free-radical homopolymerization reactor is studied as an application example.

Estimación de un reactor de homopolimerización vía radicales libres usando mediciones discretas-retardadas

“…detectables) no parece ser directa como puede verse en el trabajo de Tsinias (1990). Alvarez (1997) propone una estrategia de estimación robusta que combina las técnicas del observador geométrico y el de alta ganancia. A diferencia de los estimadores básicos mencionados, ésta estrategia aplica tanto a sistemas observables y detectables, posee prueba robusta de estimabilidad, criterios de convergencia y procedimientos sistemáticos de construcción y sintonización.…”

“…En particular, el reactor (lote, semilote o continuo) de polimerización por radicales libres se ha estudiado porque tiene muchas de las peculiaridades y problemas de la mayor parte de los reactores de polimerización. Pare esta clase de reactores, ya se han abordado los siguientes problemas: control con retroalimentación de estados (Alvarez y col., 1990(Alvarez y col., , 1991, control para el arranque de un reactor continuo utilizando mediciones de salidas (Alvarez y col., 1994), control utilizando un estimador no-lineal (Alvarez, 1996), inferencia de estados a partir de mediciones (Alvarez, 1997;López y Alvarez, 1997), diseño de estimadores robustos (es decir, tolerantes a errores de modelado) (Alvarez, 1997) y diseño de controles para aplicación industrial inmediata (Padilla y Alvarez, 1997).…”

“…Volviendo al problema de estimación, en el estimador robusto de Alvarez (1997) aplicado al reactor de polimerización sólo se han utilizado mediciones continuas-instantáneas (temperatura, volumen, densidad o índice de refracción) y es natural ahora investigar como mejorar el esquema de estimación. Para lo cual, se proyecta la utilización de mediciones de la distribución de pesos moleculares (generadas por un cromatógrafo en línea).…”

Estimación de reactores de homopolimerización en solución: efecto de la estructura de estimabilidad

“…De las técnicas anteriores de estimación, el FEK es la más empleada en ingeniería química (Ellis y col., 1988(Ellis y col., , 1994Mutha y col., 1997). Alvarez (1997) desarrolló un esquema de estimación que combina las técnicas de un observador geométrico y la aproximación de alta ganancia incluyendo un método sistemático de sintonización mediante localiz.ación de polos y criterios robustos de convergencia; el esquema de estimación es aplicable a sistemas observables o detectables. Las mediciones empleadas son de naturaleza continua e instantánea (tales como la densidad, la temperatura y el volumen).…”

“…Alvarez y López (1999) diseñaron un esquema de estimación no lineal basado en el trabajo de Alvarez (1997), con la diferencia de que la propiedad de estimabilidad se deriva de una forma constructiva, en vez de ser una generaliz.ación de la requerida en el diseño del observador convergente de Ciccarella (1993). En el diseño del estimador se contempla una etapa de análisis, en la que se verifica la estimabilidad de las trayectorias de los estados, y una etapa de síntesis en la que se construye el estimador y se sintonizan las ganancias.…”