Diseño de control de modo deslizante libre parlante y filtro de Kalman dependiente del estado para el proceso de conversión de energía de gasificación subterránea
Autores: Ahmad, Sohail; Uppal, Ali Arshad; Azam, Muhammad Rizwan; Iqbal, Jamshed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Diseño de control de modo deslizante libre parlante y filtro de Kalman dependiente del estado para el proceso de conversión de energía de gasificación subterránea
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Fluctuaciones
Valor calorífico
Gasificación subterránea del carbón
Esquema de control
Control por modo deslizante
Rendimiento de seguimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Las fluctuaciones en el valor calorífico de un proceso de gasificación subterránea del carbón (UCG) limitan su aplicación en la generación de electricidad, donde se requiere una composición deseada de los gases combustibles para operar eficientemente las turbinas de gas. Esta deficiencia puede ser abordada mediante el diseño de un esquema de control robusto para el proceso. En el trabajo de investigación actual, se desarrolla un algoritmo de control por deslizamiento libre de vibraciones (CFSMC) basado en modelos para mantener una trayectoria deseada del valor calorífico de la mezcla de gas de síntesis. Además de la robustez, CFSMC produce menos vibraciones debido a la ley de control continua, y el error de seguimiento también converge en tiempo finito. Para estimar los estados no medibles requeridos para la síntesis del controlador, se emplea un filtro de Kalman dependiente del estado (SDKF) basado en la descomposición cuasi-lineal del modelo no lineal. Los resultados de la simulación demuestran que a pesar de la perturbación externa y el ruido de medición, la metodología de control produce un buen rendimiento de seguimiento. También se realiza un análisis comparativo entre CFSMC, un SMC convencional y un SMC integral dinámico ya diseñado (DISMC), que muestra que CFSMC produce una mejora en el error cuadrático medio de seguimiento con respecto a SMC y DISMC, respectivamente. Además, CFSMC consume menos energía de control en comparación con SMC y DISMC, respectivamente.
Descripción
Las fluctuaciones en el valor calorífico de un proceso de gasificación subterránea del carbón (UCG) limitan su aplicación en la generación de electricidad, donde se requiere una composición deseada de los gases combustibles para operar eficientemente las turbinas de gas. Esta deficiencia puede ser abordada mediante el diseño de un esquema de control robusto para el proceso. En el trabajo de investigación actual, se desarrolla un algoritmo de control por deslizamiento libre de vibraciones (CFSMC) basado en modelos para mantener una trayectoria deseada del valor calorífico de la mezcla de gas de síntesis. Además de la robustez, CFSMC produce menos vibraciones debido a la ley de control continua, y el error de seguimiento también converge en tiempo finito. Para estimar los estados no medibles requeridos para la síntesis del controlador, se emplea un filtro de Kalman dependiente del estado (SDKF) basado en la descomposición cuasi-lineal del modelo no lineal. Los resultados de la simulación demuestran que a pesar de la perturbación externa y el ruido de medición, la metodología de control produce un buen rendimiento de seguimiento. También se realiza un análisis comparativo entre CFSMC, un SMC convencional y un SMC integral dinámico ya diseñado (DISMC), que muestra que CFSMC produce una mejora en el error cuadrático medio de seguimiento con respecto a SMC y DISMC, respectivamente. Además, CFSMC consume menos energía de control en comparación con SMC y DISMC, respectivamente.