ANÁLISIS DE SUPERFICIES DESLIZANTES BASADAS EN FUNDAMENTOS TERMODINÁMICOS APLICADAS AL CONTROL DE PROCESOS POR MODOS DESLIZANTES

Abstract

El control por modos deslizantes (SMC, por sus siglas en inglés) resulta una de las alternativas más atractivas para controlar sistemas con incertidumbre en los parámetros y perturbaciones, sobre todo en sistemas controlados electrónicamente. Sin embargo, el diseño de controladores por modos deslizantes convencional presenta la desventaja de que carece de una técnica de diseño para la superficie deslizante que usualmente está relacionada con el error y que no tiene un sentido físico que relacione la dinámica del sistema y sus propiedades de estabilidad. En el presente trabajo se propone una metodología de SMC basada en consideraciones termodinámicas, para regular la producción total de entropía de un sistema de intercambio de calor compuesto de un calentador eléctrico de paso simple, cuyo objetivo de control es regular la temperatura del fluido a la salida del calentador, bajo la influencia de perturbaciones externas, tales como variaciones en el flujo y la temperatura de entrada del fluido, manipulando la corriente eléctrica que pasa por la resistencia del calentador. Con base en lo anterior, se diseñan, validan y comparan dos técnicas de SMC usando superficies deslizantes basadas en el error y en la integral del error, mediante simulaciones numéricas y su desempeño se compara a través de la integral del valor absoluto del error y la integral del valor absoluto de la entrada de control, seleccionándose el mejor para ser probado experimentalmente. Los resultados experimentales indican que el SMC basado en funciones termodinámicas tiene un mejor desempeño que el SMC convencional, siendo capaz de cumplir el objetivo de control con un rendimiento satisfactorio. Palabras clave: Control por modos deslizantes, producción de entropía, sistema de intercambio de calor, control no lineal.