DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL PASIVO TOLERANTE A FALLOS EN SENSORES PARA UNA PILA DE COMBUSTIBLE MODELADA CON UN MODELO LINEAL POR TRAMOS

Resumen

En este artículo se presenta el diseño de un control tolerante a fallas pasivo en sensores para una Celda de Combustible tipo Membrana de Intercambio Protónico cuyo modelo matemático es no lineal [1,2]. El modelo está conformado por dos partes: la primera parte lo conforma un modelo termodinámico, este modelo es empleado para representar la dinámica de la temperatura de la celda de combustible y la segunda parte corresponde al modelo eléctrico que describe la dinámica del comportamiento del voltaje de la celda. Debido a la naturaleza de la dinámica que presenta la celda de combustible, se plantea en este trabajo el empleo de sistemas lineales por pedazos. Los modelos lineales obtenidos de la linealización se forman incertidumbres politópicas, para los sensores de temperatura, el voltaje generado por la celda y las incertidumbres paramétricas. En este trabajo se emplea una ley de control por retroalimentación de estados, las ganancias del controlador fueron calculadas para cada modelo lineal de la celda en diferentes puntos de operación, en estado estable sin falla y en presencia de fallas en sensores. Las ganancias de control pueden cambiar de acuerdo a una ley de conmutación en términos de la demanda de corriente, del voltaje deseado o de las incertidumbres paramétricas. El control tolerante a fallas propuesto para la parte de la regulación de la temperatura de la celda está basado en la teoría de estabilidad de Lyapunov, en la formulación de Desigualdades Lineales Matriciales (LMI, por sus siglas en inglés) y un control para la regulación de voltaje de la celda, que por medio de despejes algebraicos obtiene la ley de control para la regulación de voltaje.