Extensions and applications of the Virtual Reference Feedback Tuning

En este trabajo, la técnica de control basada en datos "Virtual Reference Feedback Tuning" es tratada de diferentes maneras. Por un lado, las capacidades del método son extendidas con varias propuestas que permiten un uso más amplio del método. Una topología de control alternativa de dos grados de libertad es considerada, así como su aplicación a un controlador proporcional-integral. El caso de múltiples entradas múltiples salidas también se ha abordado mediante la adición de una selección automática de emparejamiento entre las salidas y las variables manipuladas. El método también es aplicado a la topología de Modelo de Control Interno a fin de proponer una prueba de estabilidad robusta basada exclusivamente en datos. Todas estas extensiones se aplicaron a tres casos importantes. En primer lugar, el control de plantas de tratamiento de aguas residuales es considerado. El objetivo de control, en este caso es mantener el efluente de la planta con una baja concentración de contaminantes mientras se trata de consumir la menor cantidad de energía posible. Tanto el caso de múltiples entradas múltiples salidas como el caso descentralizado son utilizados, dando buenos resultados para este sistema complejo. En segundo lugar, la selección de emparejamiento se aplica a una planta basada en celdas de combustible de óxido sólido. La tensión de salida y el exceso de oxígeno se controlan mediante la manipulación del combustible y el flujo de aire. Finalmente, los controladores de dos grados de libertad se aplican a una planta de neutralización del pH mediante el control de la velocidad de flujo de ácido.In this work the data-driven control technique “Virtual Reference Feedback Tuning” is treated in different ways. In one hand, the capabilities of the method are extended with several proposed variations that allow a wider use of the method. An alternative two degrees of freedom control topology is considered, as well as its application to proportional-integral control. The multiple-inputs multiple-outputs case is also tackled, adding an automatic pairing selection between outputs and manipulated variables. The method is applied to the Internal Model Control topology in order to propose a robust stability test based entirely on data. All these extensions were applied to three important cases. In first place, the control of wastewater treatment plants is considered. The control objective in this case is to maintain the effluent of the plant with a low concentration of pollutants while trying to consume as less energy as possible. Both the multiple-inputs multiple-outputs and the decentralized case are used, yielding good results for this complex system. Second, the pairing selection is applied to a solid-oxide fuel cell plant. The output voltage and the oxygen excess is controlled by manipulating the fuel and the air flow rates. Finally the two degrees of freedom controllers are applied to a pH neutralization plant by controlling the acid flow rate