Robust Estimation for a CSTR Using a High Order Sliding Mode Observer and an Observer-Based Estimator

Abstract

This paper presents an estimation structure for a continuous stirred-tank reactor, which is comprised of a sliding mode observer-based estimator coupled with a high-order sliding-mode observer. The whole scheme allows the robust estimation of the state and some parameters, specifically the concentration of the reactive mass, the heat of reaction and the global coefficient of heat transfer, by measuring the temperature inside the reactor and the temperature inside the jacket. In order to verify the results, the convergence proof of the proposed structure is done, and numerical simulations are presented with noiseless and noisy measurements, suggesting the applicability of the posed approach. ResumenEste trabajo presenta una estructura de estimación para un reactor de tanque agitado en continuo, la cual se compone de un estimador basado en observador por modos deslizantes acoplado con un observador por modos deslizantes de alto orden. Todo el esquema permite la estimación robusta del estado y algunos parámetros, concretamente la concentración de la masa reactiva, el calor de reacción y el coeficiente global de transferencia de calor, a partir de la medición de las temperaturas al interior del reactor y de la chaqueta. Para verificar los resultados, se realizan pruebas de convergencia de la estructura propuesta, y se presentan simulaciones numéricas con mediciones ruidosas y sin ruido, lo que sugiere la aplicabilidad del enfoque planteado.Palabras clave: observadores para procesos químicos, diseño de observadores robustos, algoritmos de modos deslizantes, sistemas con incertidumbre.