Estrategias de modelado y control de un horno solar.

Abstract

Este Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo el modelado y control de un horno solar, una instalación en la que se ensaya el comportamiento de distintos tipos de materiales cuando se someten a perfiles de altas temperaturas con el objetivo de analizar distintas características. Para ello se hace uso de un modelo no lineal basado en el intercambio de calor de la muestra, y que presenta ciertos parámetros que son desconocidos y que es necesario estimar para tener un modelo válido. Es por eso que, en el presente trabajo, se aplica un algoritmo genético capaz de buscar una estimación de dichos parámetros que mejor se ajustan a la dinámica deseada, y para lo que se utilizan cuatro tipos de muestras distintas de las que se poseen registros de datos de medidas de temperatura de la muestra, radiación solar, temperatura ambiente y apertura de la persiana, las cuatro entradas y salidas del horno que se utilizan para calibrar el modelo y validarlo. Una de las peculiaridades que presenta este trabajo es la alta no linealidad que rige este proceso, que es muy pronunciada cuando se trabaja a bajos porcentajes de apertura de la persiana, la variable manipulable que regula la radiación entrante al horno. Debido a ello se estudian en el presente trabajo las dinámicas de los distintos tipos de piezas, dinámicas basadas en un modelo no lineal previamente calibrado con un algoritmo genético y validado, y para las cuales se obtienen modelos de primer orden en base a la propia linealización del modelo principal, que se evalúan con índices de funcionamiento. Además, se estudiarán diversas estructuras de control que permitan conseguir error nulo en régimen permanente frente a referencias en forma de rampa y referencias en forma de escalón, pues son perfiles habituales en los que se trabaja en este tipo de instalación.