Ingeniero

REVISTA MEXICANA DE INGENIERÍA QUÍMICA Vol. 7, No. 1 (2008) 89-98

AMIDIQ

OBSERVADOR NO LINEAL ADAPTATIVO DE ALTA GANANCIA PARA
PROCESOS DE COPOLIMERIZACIÓN EN EMULSIÓN
HIGH GAIN ADAPTIVE NONLINEAR OBSERVER FOR EMULSION
COPOLYMERIZATION PROCESS
S. Espinoza-Salgado1, J. Reyes-Reyes1*, A. Álvarez-Castillo1, C. M. Astorga-Zaragoza2,
E. Mendizabal-Mijares3 y G. Cadenas-Pliego4
1Departamento de Posgrado e Investigación. Instituto Tecnológico de Zacatepec.
Calz. Instituto Tecnológico No. 27. C.P. 62780, Zacatepec, Morelos, México.
2
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico. CENIDET.
Interior Internado Palmira s/n, Col. Palmira. C.P. 62490, Cuernavaca, Morelos, México.
3
Departamento de Ingeniería Química. Universidad de Guadalajara.
Blvd. M. GarcíaBarragán No.1451, Col. Olímpica. C:P: 44430, Guadalajara, Jalisco, México.
4
Centro de Investigación en Química Aplicada. CIQA.
Blvd. Enrique Reyna Hermosillo No. 140, Saltillo, Coahuila, México.
Recibido 26 de Marzo 2007; Aceptado 22 de Enero 2008
Resumen
En este trabajo se presenta un método de estimación de estados y del parámetro agrupado para reactores de
copolimerización en emulsión, medianteel uso de un observador no lineal adaptativo de alta ganancia. Una de las
principales características de este observador es que utiliza un modelo matemático incierto del proceso cuyas
incertidumbres en el modelado son de tipo multiplicativas.
La validación del observador propuesto, se realizó primero mediante simulaciones numéricas y posteriormente
utilizando datos experimentales obtenidosdurante una reacción de copolimerización en emulsión llevada a cabo en
un reactor de propósito experimental. Los monómeros utilizados fueron el estireno y el acrilato de butilo. Los
resultados obtenidos tanto en simulación, como a nivel experimental, demuestran que el observador propuesto
puede ser utilizado posteriormente como un sistema de monitoreo basado en observadores no lineales.
Palabrasclave: modelo no lineal, observador adaptativo, polimerización en emulsión, estimación de parámetros.
Abstract
An adaptive high-gain observer-based method for state estimation and lumped parameter estimation in
copolymerization reactors is presented in this paper. One of the main features of this observer is that it uses an
uncertain mathematical model of the process, whose uncertaintybelongs to the multiplicative type.
The performance of the proposed observer was firstly evaluated by means of numerical simulations and also by
using experimental data obtained from a copolymerization reaction between styrene and butyl acrylate, performed
in a prototype experimental reactor. Both the results obtained in the numerical simulations and in the experiments;
show that the proposedobserver may be used as a observer-based monitoring system.
Keywords: nonlinear model, adaptive observer, emulsion polymerization, parameter estimation.
1. Introducción
Los observadores de estado han sido estudiados
desde la década de los años 60. Los trabajos de
Kalman (1960) y Luenberger (1971) resolvieron el
problema de la estimación de estados para sistemas
lineales basándose en la propiedadde observabilidad,
caracterizada por la condición del rango de la matriz
de observabilidad. En lo que se refiere a sistemas no
lineales, no existe una solución general, ya que la
propiedad de observabilidad de un sistema no lineal

depende de las entradas del mismo. Así, una de las
principales dificultades teóricas en la síntesis de un
observador para sistemas no lineales es la existenciade entradas al sistema que hacen que éste último sea
no observable (Bornard, y col., 1993). Existen
numerosos trabajos reportados en la literatura que
presentan el diseño de observadores para diferentes
clases de sistemas no lineales. Así, se encuentran los
observadores para sistemas afines al control
(Gauthier y col., 1992), para sistemas afines al estado
(Besancon y col., 2006), para...