Diseño y simulación de un controlador en tiempo discreto para regulación de temperatura en un invernadero a escala

Resumen

Este documento describe el proceso de diseño de un controlador de temperatura trabajando en tiempo discreto para mantener el interior de un invernadero protegido del efecto destructivo de las heladas climáticas nocturnas. Como variables manipuladas no simultáneamente, se utilizaron: la potencia térmica específica y la velocidad del flujo de aire a temperatura mayor que el exterior. Primero se formuló un modelo dinámico deducido analíticamente y que involucrara a las variables de entrada mencionadas junto con la temperatura interna del invernadero como variable de salida. El procedimiento de validación se basó en la respuesta paso del sistema ante una entrada de potencia térmica y en el comportamiento en estado estable. Un diseño factorial se ejecutó para determinar parámetros restantes generados por la inclusión de la variable velocidad de flujo entrante. Tal resultado fue el punto de partida para simular pruebas de evaluación del desempeño del controlador obtenido ante escenarios donde la temperatura externa al invernadero se configuró para representar dos situaciones: temperatura ambiente exterior en el punto de congelación y comportamiento de la temperatura durante el transcurso de una noche de helada climática por radiación. Tales situaciones simuladas mostraron que el controlador mantenía el sistema sin riesgo de daños por congelación.